Cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho một khối khí trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra đẩy pít-tông đi một đoạn 6,0 cm. Biết lực ma sát giữa pít-tông và xilanh có độ lớn là 20,0 N, diện tích tiết diện của pít-tông là \(1,0\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^2}.\) Coi pít-tông chuyển động thẳng đều. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai?

a) Công của khối khí thực hiện là 1,2 J.

b) Độ biến thiên nội năng của khối khí là 0,50 J.

c) Trong quá trình dãn nở, áp suất của chất khí là \(2,0 \cdot {10^5}\;{\rm{Pa}}.\)

d) Thể tích khí trong xilanh tăng 6,0 lít.

a) Do pít-tông chuyển động thẳng đều nên lực đẩy của khối khí tác dụng lên pít-tông cân bằng với lực ma sát giữa pít-tông và xilanh. Độ lớn lực đẩy của khối khí lên pít-tông: \(F = 20,0\;{\rm{N}}.\)

Công của khối khí thực hiện: \({A^\prime } = Fs = (20,0\;{\rm{N}}) \cdot (0,060\;{\rm{m}}) = 1,2\;{\rm{J}}.\)

b) Theo định luật I nhiệt động lực học: \(\Delta U = A + Q.\)

Trường hợp này, hệ thực hiện công và nhận nhiệt nên: \(A =  - 1,2\;{\rm{J}}\) và \(Q = 1,5\;{\rm{J}}.\)

Do đó: \(\Delta U =  - 1,2 + 1,5 = 0,30\;{\rm{J}}.\)

c) Áp suất chất khí: \(p = \frac{F}{S} = \frac{{20,0\;{\rm{N}}}}{{1,{{0.10}^{ - 4}}\;{{\rm{m}}^2}}} = 2,{0.10^5}\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2} = 2,{0.10^5}\;{\rm{Pa}}.\)

d) Thể tích khí trong xilanh tăng:

\(\Delta V = S.d = \left( {1,0 \cdot {{10}^{ - 4}}\;{{\rm{m}}^2}} \right) \cdot (0,060\;{\rm{m}}) = 6,0 \cdot {10^{ - 6}}\;{{\rm{m}}^3} = 6,0{\rm{ml}}\)

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.