Một ống thủy tinh hình chữ U tiết diện đều có một đầu kín và một đầu hở. Ban đầu trong ống có chứa một lượng thủy ngân. Bề mặt thủy ngân ở hai nhánh ngang nhau và chiều dài cột không khí (xem là khí lí tưởng) trong nhánh kín là $\ell_0 = 30\ \text{cm}$ như hình vẽ bên. Áp suất khí quyển là $p_0 = 76\ \text{cmHg}$. Nếu đổ thêm thủy ngân vào đầu hở sao cho chiều dài cột không khí ở nhánh kín là $\ell = 25\ \text{cm}$, và nhiệt độ của khối khí không thay đổi. Khi đó, chiều dài cột thủy ngân được đổ thêm vào ống là bao nhiêu cm?
Một ống thủy tinh hình chữ U tiết diện đều có một đầu kín và một đầu hở. Ban đầu trong ống có chứa một lượng thủy ngân. Bề mặt thủy ngân ở hai nhánh ngang nhau và chiều dài cột không khí (xem là khí lí tưởng) trong nhánh kín là $\ell_0 = 30\ \text{cm}$ như hình vẽ bên. Áp suất khí quyển là $p_0 = 76\ \text{cmHg}$. Nếu đổ thêm thủy ngân vào đầu hở sao cho chiều dài cột không khí ở nhánh kín là $\ell = 25\ \text{cm}$, và nhiệt độ của khối khí không thay đổi. Khi đó, chiều dài cột thủy ngân được đổ thêm vào ống là bao nhiêu cm?
Quảng cáo
Trả lời:
Giải bởi Vietjack
Sau khi đổ thêm vào ống thủy tinh một lượng thủy ngân có chiều cao $h$, ta có trạng thái của khối khí trong nhánh kín:
Trạng thái 1:
\[
p_1 = p_0\ \text{(cmHg)}, \qquad
V_1 = \ell_0 S\ \text{(cm}^3), \qquad
T_1.
\]
Trạng thái 2:
\[
p_2 = p_0 + \Delta p
= p_0 + (h - 2\Delta \ell)\ \text{(cmHg)}, \qquad
V_2 = \ell S\ \text{(cm}^3), \qquad
T_2 = T_1,
\]
với \(\Delta \ell = \ell_0 - \ell\).
Áp dụng định luật Bôyle, ta có:
\[
p_1V_1=p_2V_2 \;\Leftrightarrow\; p_0\cdot \ell_0\cdot S = \big[p_0+(h-2\,\Delta\ell)\big]\cdot \ell \cdot S.
\]
Thay số:
\[
76\cdot 30 = \big[76 + \big(h-2\cdot(30-25)\big)\big]\cdot 25
\;\Rightarrow\; h = 25{,}2\ \text{cm}.
\]
Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay
Sách thầy cô Vietjack biên soạn:
- 1000 câu hỏi lí thuyết môn Vật lí (Form 2025) ( 45.000₫ )
- 20 đề thi tốt nghiệp môn Vật lí (có đáp án chi tiết) ( 38.000₫ )
- Tổng ôn lớp 12 môn Toán, Lí, Hóa, Văn, Anh, Sinh Sử, Địa, KTPL (Form 2025) ( 36.000₫ )
- Bộ đề thi tốt nghiệp 2025 các môn Toán, Lí, Hóa, Văn, Anh, Sinh, Sử, Địa, KTPL (có đáp án chi tiết) ( 36.000₫ )
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Lời giải
|
|
Nội dung |
Đúng |
Sai |
|
a |
Trong quá trình pit tông bắt đầu di chuyển đến khi chất lỏng bắt đầu tràn ra ngoài, áp suất của lượng khí hydrogen không đổi. Sau đó, áp suất của lượng khí hydrogen giảm dần cho đến khi toàn bộ lượng chất lỏng bị tràn ra ngoài. |
Đ |
|
|
b |
Thể tích ban đầu của lượng khí hydrogen là 0,36 lít. |
Đ |
|
|
c |
Công mà lượng khí hydrogen đã thực hiện cho đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài có độ lớn bằng 19,5 J. |
|
S |
|
d |
Từ khi bắt đầu cung cấp nhiệt đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài thì độ biến thiên nội năng của lượng khí hydrogen là 138,5 J. |
|
S |
a) ĐÚNG
Trong quá trình pittông bắt đầu di chuyển đến khi chất lỏng bắt đầu tràn ra ngoài, lượng khí hydrogen được cung cấp nhiệt chậm để pittông di chuyển từ từ, nên áp suất của lượng khí hydrogen không đổi. Sau đó, chất lỏng bắt đầu tràn ra ngoài làm cho áp suất tác dụng lên lượng khí giảm dần.
b) ĐÚNG
Xét quá trình từ khi bắt đầu cung cấp nhiệt đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài:
+ Các trạng thái của lượng khí hydrogen:
+ Quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí hydrogen được biểu diễn trên hệ trục tọa độ $(p, V)$ như sau:
\[
\Delta U = \tfrac{5}{2}nR(T_3 - T_1) = A + Q
\]
\[
\Rightarrow \tfrac{5}{2}(p_3V_3 - p_1V_1) = -\Big[ \tfrac{10}{9}p_0\Big(\tfrac{3}{4}V - \tfrac{1}{2}V\Big) + \tfrac{1}{2}\Big(\tfrac{10}{9}p_0 + p_0\Big)\Big(V - \tfrac{3}{4}V\Big)\Big] + 119
\]
\[
\Rightarrow \tfrac{5}{2}(p_0V - \tfrac{10}{9}p_0 \cdot \tfrac{1}{2}V) = -\tfrac{13}{24}p_0V + 119
\]
\[
\Rightarrow \tfrac{10}{9}p_0V = \tfrac{13}{24}p_0V + 119
\]
\[
\Rightarrow \tfrac{119}{72}p_0V = 119
\]
\[
\Rightarrow V = 0,00072\ \text{m}^3 = 0,72\ \ell
\]
Vậy thể tích ban đầu của lượng khí hydrogen là $\tfrac{1}{2}V = 0,36\ \ell$.
c) SAI
Công mà lượng khí hydrogen đã thực hiện cho đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài có độ lớn bằng:
\[
A = \tfrac{13}{24}p_0V = \tfrac{13}{24} \cdot 10^5 \cdot 0,00072 \approx 39\ \text{J}.
\]
d) SAI
Từ khi bắt đầu cung cấp nhiệt đến khi toàn bộ chất lỏng bị tràn ra ngoài thì độ biến thiên nội năng của lượng khí hydrogen là:
\[
\Delta U = A + Q = -39 + 119 = 80\ \text{J}.
\]
Lời giải
|
|
Nội dung |
Đúng |
Sai |
|
a |
Nhiệt lượng do thanh đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào. |
Đ |
|
|
b |
Công thức dùng để tính nhiệt dung riêng của đồng là \[
c_{\text{đồng}} = \frac{m_2 c_{\text{nước}} \,(t_{cb} - t_2)}{m_1 (t_1 - t_{cb})}. \] |
Đ |
|
|
c |
Giá trị nhiệt dung riêng của đồng thu được trong thí nghiệm xấp xỉ bằng 233 J/(kg.K). |
|
S |
|
d |
Nếu tính đến sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và môi trường thì giá trị nhiệt dung riêng tính được của đồng sẽ nhỏ hơn so với giá trị thực tế. |
Đ |
|
a) ĐÚNG
Do bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và môi trường bên ngoài nên chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa thanh đồng và nước (hệ cô lập về nhiệt).
Vậy nhiệt lượng do thanh đồng toả ra bằng nhiệt lượng nước thu vào.
b) ĐÚNG
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
\[
|Q_{toả}| = |Q_{thu}|
\;\;\Rightarrow\;\;
m_1 c_{\text{đồng}} (t_1 - t_{cb})
= m_2 c_{\text{nước}} (t_{cb} - t_2).
\]
\[
\Rightarrow c_{\text{đồng}}
= \frac{m_2 c_{\text{nước}} (t_{cb} - t_2)}{m_1 (t_1 - t_{cb})}.
\]
c) SAI
Giá trị nhiệt dung riêng của đồng thu được trong thí nghiệm:
\[
c_{\text{đồng}}
= \frac{m_2 c_{\text{nước}} (t_{cb} - t_2)}{m_1 (t_1 - t_{cb})}
= \frac{0,25 \cdot 4200 \cdot (28-25)}{0,15 \cdot (100-28)}
\approx 292\ \text{J/(kg·K)}.
\]
d) ĐÚNG
Trong thực tế có tổn thất nhiệt: một phần nhiệt từ thanh đồng thoát ra môi trường nên năng lượng nhiệt còn lại truyền cho nước sẽ ít hơn, nước sẽ tăng nhiệt độ ít hơn. Vì vậy, nhiệt độ cân bằng thực tế sẽ thấp hơn so với trường hợp lý tưởng.
Mà:
\[
c_{\text{đồng}}
= \frac{m_2 c_{\text{nước}}(t_{cb} - t_2)}{m_1 (t_1 - t_{cb})}.
\]
Suy ra:
- Hiệu \((t_{cb} - t_2)\) giảm \(\Rightarrow c_{\text{đồng}}\) giảm.
- Hiệu \((t_1 - t_{cb})\) tăng \(\Rightarrow c_{\text{đồng}}\) cũng giảm.
Vậy nếu tính đến sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và môi trường thì giá trị nhiệt dung riêng tính được của đồng sẽ **nhỏ hơn so với giá trị thực tế**.
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 5
A. 4,4 phút.
B. 4,2 phút.
C. 6,5 phút.
D. 4,0 phút.
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. Quá trình ngưng tụ.
B. Quá trình ngưng kết.
C. Quá trình đông đặc.
D. Quá trình nóng chảy.
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.
Nhắn tin Zalo