Định luật Charles áp dụng cho quá trình biến đổi trạng thái nào của chất khí?

Trước khi uống nước trà thông thường người ta làm sạch các cốc bằng nước trà nóng rót ra từ bình trà. Có 5 cốc bằng sứ dùng để uống trà, mỗi cốc có khối lượng 80 g đang ở nhiệt độ phòng ${20}^{0}C$. Để tráng sạch 5 cốc trà trước khi uống người ta làm như sau: Đầu tiên rót 35 g nước trà nóng ở ${97}^{0}C$ vào cốc thứ nhất rồi lắc nhẹ và đều cho đến khi có sự cân bằng nhiệt độ rồi đổ sang cốc thứ \(2 \ldots \)..tiếp tục cho đến khi nước ở cốc thứ 5 cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh và lượng nước trà mất đi là không đáng kể. Biết nhiệt dung riêng của nước trà là \({{\rm{c}}_{\rm{n}}} = 4200\)\({\rm{J}}/{\rm{kg}} \cdot {\rm{K}}\), nhiệt dung riêng của cốc sứ là \({{\rm{c}}_{\rm{s}}} = 800\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}\).K. Xác định nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt ở cốc trà thứ 5 ? (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).

Tính thời gian cần thiết (tính theo đơn vị giây) để làm nóng chảy hoàn toàn 2 kg đồng có nhiệt độ ban đầu ${30}^{0}C$, trong một lò nung điện có công suất \(2 \cdot {10^4}\;{\rm{W}}\). Biết đồng nóng chảy ở nhiệt độ ${1084}^{0}C$ và chỉ có \(56\% \) năng lượng mà lò cung cấp được dùng vào việc làm đồng nóng lên và nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi. Nhiệt dung riêng của đồng là \(380\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\); nhiệt nóng chảy riêng của đồng là \(1,8 \cdot {10^5}\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}\). (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).

Một bình thép kín có thể tích \(V\) được nối với một bơm hút không khí. Áp suất ban đầu của khí trong bình là 760 mmHg. Dung tích tối đa mỗi lần bơm hút là \({{\rm{V}}_{{\rm{hut }}}} = \frac{{\rm{V}}}{{20}}\). Hỏi phải bơm hút tối thiểu bao nhiêu lần để áp suất khí trong bình còn dưới 5 mmHg ? Coi nhiệt độ không đổi trong quá trình bơm hút. (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).

Một hệ kín nhận một nhiệt lượng 200 kJ ở thể tích không đổi. Sau đó, hệ tiếp tục nhận công 50 kJ và đồng thời giải phóng nhiệt lượng 100 kJ ở áp suất không đổi. Để hệ trở về trạng thái ban đầu, thì hệ cần phải thực hiện một công là bao nhiêu kJ? Biết trong giai đoạn này hệ không trao đổi nhiệt với các vật khác.

Hai bình cầu cùng dung tích chứa cùng một chất khí nối với nhau bằng một ống nằm ngang. Một giọt thủy ngân nằm chính giữa ống nằm ngang. Nhiệt độ trong các bình tương ứng là \({T_1}\) và \({T_2}\). Tăng nhanh nhiệt độ tuyệt đối của khí trong mỗi bình lên gấp 2 lần thì giọt thủy ngân sẽ như thế nào?

Một lượng khí He lí tưởng đựng trong một xi lanh, pittông nhẹ có thể chuyển động không ma sát dọc theo xi lanh như hình vẽ. Tiết diện của pit-tông là \({8.10^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^2}\).

Một đầu pit-tông được gắn với lò xo có độ cứng \({8.10^3}\;{\rm{N}}/{\rm{m}}\). Ban đầu pit-tông nằm cân bằng, lò xo không biến dạng, khí ở nhiệt độ 300 K và có thể tích \({2,4.10^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}\). Khí được nung nóng cho đến khi pit-tông dịch chuyển chậm ra ngoài một đoạn \(0,15\;{\rm{m}}\). Biết áp suất khí quyển là \({10^5}\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}\).

a) Áp suất của khí trong xi lanh sau khi bị nung nóng là \(2 \cdot {10^5}\;{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}\).

b) Thể tích của khối khí sau khi bị nung nóng là \({3,6.10^{ - 3}}\;{{\rm{m}}^3}\).

c) Nhiệt độ cuối cùng của khí là 1125 K.

d) Nhiệt lượng mà khối khí nhận được 1020 J.

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 4. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Một bọt khí có thể tích \(1,5\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\) được tạo ra bởi một tàu ngầm đang lặn ở độ sâu 100 m dưới mực nước biển. Giả sử nhiệt độ của bọt khí là không đổi. Cho khối lượng riêng của nước biển là \({10^3}\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}\). Áp suất khí quyển là \({10^5}\;{\rm{Pa}}\), lấy \({\rm{g}} = 10\;{\rm{m}}/{{\rm{s}}^2}\).

a) Vì nhiệt độ của bọt khí là không đổi nên có thể áp dụng định luật Boyle đối với lượng khí ở trong bọt khí trên.

b) Áp suất của bọt khí ở độ sâu 100 m dưới mực nước biển là \({11.10^5}\;{\rm{Pa}}\).

c) Khi bọt khí nổi lên mặt nước, áp suất của bọt khí nhỏ hơn áp suất khí quyển.

d) Thể tích của bọt khí khi nổi lên mặt nước là \(16,5\;{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\).