Câu hỏi:

19/09/2025 8 Lưu

Một mol khí lí tưởng thực hiện quá trình biến đổi trạng thái có nhiệt độ tăng từ $27^\circ$C lên $87^\circ$C, áp suất được giữ không đổi và thể tích khối khí thay đổi một lượng là $1,4$ lít. Công mà khối khí đã thực hiện được trong quá trình biến đổi trạng thái này bằng bao nhiêu (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)?

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Khối khí thực hiện quá trình biến đổi trạng thái đẳng áp, nên ta có:
\[
\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \Rightarrow \frac{V_1}{27+273} = \frac{V_2}{87+273} \quad (\text{Do } V \sim T \text{ nên } T \text{ tăng thì } V \text{ tăng})
\]
\[
\Rightarrow V_1 = 7 \,\text{lít}
\]

Áp dụng phương trình Clapeiron cho khối khí ở trạng thái trước khi tăng nhiệt độ, ta có:
\[
p_1 V_1 = n R T_1 \Rightarrow p_1 = \frac{nRT_1}{V_1}
\]

Công mà khối khí đã thực hiện được trong quá trình biến đổi trạng thái đã cho là:
\[
A = p_1 \Delta V = \frac{nRT_1}{V_1} \cdot \Delta V
= \frac{1 \cdot 8{,}31 \cdot (27+273)}{7 \cdot 10^{-3}} \cdot 1{,}4 \cdot 10^{-3}
\approx 499 \,\text{J}
\]

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Đáp án đúng là A

Quá trình (1) sang (2) là quá trình đẳng tích, ta có:
p1T1=p2T2p0T=2p0T2T2=2T\dfrac{p_1}{T_1} = \dfrac{p_2}{T_2} \Leftrightarrow \dfrac{p_0}{T} = \dfrac{2p_0}{T_2} \Rightarrow T_2 = 2T
và khối khí không thực hiện công $A_{12} = 0$

Quá trình (2) sang (3) là quá trình đẳng áp, ta có:
V2T2=V3T3V02T=2V0T3T3=4T\dfrac{V_2}{T_2} = \dfrac{V_3}{T_3} \Leftrightarrow \dfrac{V_0}{2T} = \dfrac{2V_0}{T_3} \Rightarrow T_3 = 4T
và khối khí thực hiện công có độ lớn
A23=p2ΔV=p2(V3-V2)=2p0V0A_{23} = p_2 \Delta V = p_2 (V_3 - V_2) = 2p_0 V_0

Áp dụng phương trình Claperon cho khối khí tại trạng thái (1), ta có:
p1V1=nRT1p0V0=nRT2p0V0=2nRTp_1 V_1 = nRT_1 \Rightarrow p_0 V_0 = nRT \Rightarrow 2p_0 V_0 = 2nRT
Suy ra: $A_{23} = 2nRT$

Nội năng của khối khí ở trạng thái (1), (2), (3) lần lượt là:
U1=32nRT1=32nRTU_1 = \dfrac{3}{2} nRT_1 = \dfrac{3}{2} nRT
U2=32nRT2=32nR2T=3nRTU_2 = \dfrac{3}{2} nRT_2 = \dfrac{3}{2} nR2T = 3nRT
U3=32nRT3=32nR4T=6nRTU_3 = \dfrac{3}{2} nRT_3 = \dfrac{3}{2} nR4T = 6nRT

Độ biến thiên nội năng của khối khí trong quá trình (1) $\rightarrow$ (2) $\rightarrow$ (3) lần lượt là:
ΔU12=U2-U1=A12+Q123nRT-32nRT=0+Q12Q12=32nRT\Delta U_{12} = U_2 - U_1 = A_{12} + Q_{12} \Rightarrow 3nRT - \dfrac{3}{2}nRT = 0 + Q_{12} \Rightarrow Q_{12} = \dfrac{3}{2} nRT

ΔU23=U3-U2=A23+Q236nRT-3nRT=-2nRT+Q23Q23=5nRT\Delta U_{23} = U_3 - U_2 = A_{23} + Q_{23} \Rightarrow 6nRT - 3nRT = -2nRT + Q_{23} \Rightarrow Q_{23} = 5nRT

Nhiệt lượng mà khối khí nhận được trong cả quá trình (1) $\rightarrow$ (2) $\rightarrow$ (3) là:
Q=Q12+Q23=32nRT+5nRT=132nRTQ = Q_{12} + Q_{23} = \dfrac{3}{2} nRT + 5nRT = \dfrac{13}{2} nRT

Câu 2

A. $47^\circ\mathrm{C}$

B. $48^\circ\mathrm{C}$ 

C. $53^\circ\mathrm{C}$ 

D. $54^\circ\mathrm{C}$

Lời giải

Đáp án đúng là B

Khối lượng ethanol chứa trong $20\,\ell$ rượu gạo $40^\circ$ là:
\[
m_e = D_e V_e = 789{,}40 \cdot 20 \cdot 10^{-3} = 6{,}312\,\mathrm{kg}.
\]

Khối lượng nước chứa trong $20\,\ell$ rượu gạo $40^\circ$ là:
\[
m_n = D_n V_n = 997{,}60 \cdot 20 \cdot 10^{-3} = 11{,}964\,\mathrm{kg}.
\]

Xét sự trao đổi nhiệt giữa ethanol và nước, ta có:
\[
Q_{\text{toả}} = Q_{\text{thu}} \;\;\Rightarrow\;\; m_n c_n (t_n - 45) = m_e c_e (45 - 35).
\]

\[
11{,}964 \cdot 4200 \cdot (t_n - 45) = 6{,}312 \cdot 2440 \cdot 10
\]

\[
t_n = \frac{106337}{20937} \approx 48^\circ\mathrm{C}.
\]

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 5

Một nhân viên pha chế một mẫu trà sữa bằng cách trộn các chất lỏng lại với nhau, gồm: nước trà đen (mẫu T), nước đường nâu (mẫu D) và sữa tươi (mẫu S). Các mẫu chất lỏng này chỉ trao đổi nhiệt lẫn nhau mà không gây ra các phản ứng hóa học.
Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Nhiệt độ trước khi trộn của mẫu T, mẫu D và mẫu S lần lượt là 22$^\circ$C, 25$^\circ$C và 30$^\circ$C. Khối lượng của mẫu T, mẫu D và mẫu S lần lượt là $m_T$ (kg), 2m$_T$ (kg) và 3m$_S$ (kg).
Biết rằng:

- Khi trộn mẫu T với mẫu D với nhau thì nhiệt độ cân bằng của hệ là 24$^\circ$C.
- Khi trộn mẫu D với mẫu S với nhau thì nhiệt độ cân bằng của hệ là 28$^\circ$C.

Một nhân viên pha chế một mẫu trà sữa bằng cách trộn các chất lỏng lại với nhau, gồm: nước trà đen (mẫu T), nước đường nâu (mẫu D) và sữa tươi (mẫu S). (ảnh 1)

Hãy xét các nội dung sau:
a) Nhiệt độ cân bằng của hệ khi trộn mẫu T với mẫu S là $t_1 = 28^\circ$C.
b) Nhiệt độ cân bằng của hệ khi trộn cả ba mẫu là $t_2 = 27^\circ$C.
c) Nếu nhân viên này pha thêm một mẫu sữa tươi (có khối lượng $m_S$ (kg)) nữa vào hỗn hợp ba mẫu ở câu b thì nhiệt độ cân bằng của hệ lúc này là $t_3 = 28^\circ$C.
d) Biết nhiệt dung riêng của nước trà đen là $c_T = 4100\ \mathrm{J/(kg.K)}$, khối lượng của mẫu nước trà đen là $m_T = 0,08$ kg. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá và nhiệt dung riêng của nước lẫn lượt là $\lambda = 3,34.10^5\ \mathrm{J/kg}$ và $c_n = 4200\ \mathrm{J/(kg.K)}$. Nếu nhân viên tiếp tục thêm 0,3 kg nước đá ở $0^\circ$C vào hỗn hợp ở câu c thì khi nhiệt độ của hỗn hợp giảm còn $8^\circ$C, lượng nước đá đã tan hoàn toàn.

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 6

A. Dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều quay của kim đồng hồ và khung dây chuyển động đi xuống.

B. Dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều quay của kim đồng hồ và khung dây chuyển động đi lên.

C. Dòng điện cảm ứng có chiều cùng chiều quay của kim đồng hồ và khung dây chuyển động đi lên.

D. Dòng điện cảm ứng có chiều ngược chiều quay của kim đồng hồ và khung dây chuyển động đi xuống.

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 7

A. $3{,}95 \cdot 10^{21}$ phân tử.

B. $4{,}36 \cdot 10^{21}$ phân tử.

C. $1{,}88 \cdot 10^{22}$ phân tử.

D. $2{,}08 \cdot 10^{22}$ phân tử.

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP