Một khí cầu có thể tích $V = 336 \,\text{m}^3$ và khối lượng vỏ $m = 84 \,\text{kg}$ được bơm không khí nóng tới áp suất bằng áp suất không khí bên ngoài. Không khí nóng phải có nhiệt độ bằng bao nhiêu °C để khí cầu bắt đầu bay lên? Biết không khí bên ngoài có nhiệt độ 27°C và áp suất 1 atm; khối lượng mol của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là $29 \cdot 10^{-3}\,\text{kg/mol}$.
Gọi $\rho_1$ và $\rho_2$ là khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ $T_1 = 27 + 273 = 300\,K$ và nhiệt độ $T_2$ là nhiệt độ khi khí cầu bắt đầu bay lên.
Một khí cầu có thể tích $V = 336 \,\text{m}^3$ và khối lượng vỏ $m = 84 \,\text{kg}$ được bơm không khí nóng tới áp suất bằng áp suất không khí bên ngoài. Không khí nóng phải có nhiệt độ bằng bao nhiêu °C để khí cầu bắt đầu bay lên? Biết không khí bên ngoài có nhiệt độ 27°C và áp suất 1 atm; khối lượng mol của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là $29 \cdot 10^{-3}\,\text{kg/mol}$.
Gọi $\rho_1$ và $\rho_2$ là khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ $T_1 = 27 + 273 = 300\,K$ và nhiệt độ $T_2$ là nhiệt độ khi khí cầu bắt đầu bay lên.
Quảng cáo
Trả lời:

Khi khí cầu bay lên:
$F_\text{Ác-si-Mét} = P_\text{vỏ khí cầu} + P_\text{không khí nóng}$
$\rho_1 g V = m g + \rho_2 g V$
$\Rightarrow \rho_2 = \rho_1 - \dfrac{m}{V}$ (1)
Ở điều kiện chuẩn, khối lượng riêng của không khí là:
$\rho_0 = \dfrac{m_0}{V_0} = \dfrac{29}{22,4} = 1,295\,\text{kg/m}^3$
Vì thể tích của một lượng khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi nên khối lượng riêng của không khí tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi.
Ta có: $\rho_1 = \dfrac{T_0}{T_1} \cdot \rho_0$ (2)
Từ (1) và (2) suy ra: $\rho_1 = 1,178\,\text{kg/m}^3$
Do đó $\rho_2 = 0,928\,\text{kg/m}^3$
Và $\rho_2 = \rho_0 \dfrac{T_0}{T_2} \Rightarrow T_2 = \dfrac{T_0 \cdot \rho_0}{\rho_2} = \dfrac{273 \cdot 1,295}{0,928} = 381\,K = 108^\circ C$
Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay
- Sổ tay Vật lí 12 (chương trình mới) ( 18.000₫ )
- 20 đề thi tốt nghiệp môn Vật lí (có đáp án chi tiết) ( 38.000₫ )
- Bộ đề thi tốt nghiệp 2025 các môn Toán, Lí, Hóa, Văn, Anh, Sinh, Sử, Địa, KTPL (có đáp án chi tiết) ( 36.000₫ )
- Tổng ôn lớp 12 môn Toán, Lí, Hóa, Văn, Anh, Sinh Sử, Địa, KTPL (Form 2025) ( 36.000₫ )
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Lời giải
a) |
Nội dung |
Đúng |
Sai |
a |
Trong quá trình diễn ra thí nghiệm, học sinh cần khuấy trà liên tục là để nhiệt độ của nước trà trong cốc gần như đồng đều nhau ở các vị trí khác nhau. |
Đ |
|
b |
Thời điểm thả các viên đá vào ứng với điểm P trên đồ thị. |
S |
|
c |
Thời điểm đá tan hết ứng với điểm R trên đồ thị. |
Đ |
|
d |
Nhiệt độ môi trường xung quanh khoảng . |
|
S |
a) ĐÚNG
Trong quá trình diễn ra thí nghiệm, học sinh phải khuấy trà liên tục để đảm bảo nhiệt độ nước trong cốc trà đồng đều nhau.
b) SAI
Thời điểm thả các viên đá vào ứng với điểm Q, khi đó nhiệt độ giảm đột ngột so với điểm P.
c) ĐÚNG
Thời điểm đá tan hết ứng với lúc nước trà bắt đầu tăng nhiệt trở lại (điểm R).
d) SAI
Nhiệt độ khi nước trà cân bằng với môi trường xấp xỉ 30°C.
Câu 2
A. $V_1 > V_2$.
B. $V_1 < V_2$.
C. $V_1 = V_2$.
Lời giải
Đáp án đúng là B
Vẽ đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ $T'$ bất kỳ (vuông góc với trục OT), đường đẳng nhiệt này cắt các đường đẳng tích tại các điểm 1 và 2, ứng với các áp suất $p_1$ và $p_2$. Với quá trình đẳng nhiệt (ứng với nhiệt độ $T'$) ta có:
$p_1 V_1 = p_2 V_2; \; \text{vì } p_1 > p_2 \Rightarrow V_1 < V_2.$

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.
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.
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.
Câu 6
A. quả cầu bằng nhôm đạt nhiệt độ cao nhất.
B. quả cầu bằng chì đạt nhiệt độ cao nhất.
C. quả cầu bằng sắt đạt nhiệt độ cao nhất.
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.
Câu 7
A. hướng từ trên xuống dưới.
B. hướng sang bên phải.
C. hướng vuông góc vào trong mặt phẳng hình vẽ.
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.