Một ô tô bắt đầu chuyển động nhanh dần đều với vận tốc v(t) = 2t (m/s). Đi được 12 giây người đó phát hiện chướng ngại vật rồi phanh gấp, ô tô tiếp tục chuyền động chậm dần đều với gia tốc $a= -12(m/s^2)$ . Quãng đường ô tô đi được từ lúc bắt đầu chuyển bánh đến khi dừng hẳn là? (nhập đáp án vào ô trống)

Đáp án:  ____

 

Đáp án đúng là D

Phương pháp giải

Phân tích đồ thị hình vẽ.

Dựa vào lí thuyết sự chuyển thể của chất.

Lời giải

Dựa vào đồ thị trên ta có:

Giữ nguyên áp suất, nếu tăng nhiệt độ hệ chuyển thành thể hơi.

Giữ nguyên áp suất, nếu giảm nhiệt độ, hệ chuyển thành thể rắn.

Giữ nguyên nhiệt độ, tăng áp suất, hệ chuyển thành thể lỏng.

Giữ nguyên nhiệt độ, giảm áp suất, hệ chuyển thành thể hơi.

Vậy đáp án sai là D.

Đáp án đúng là A

Phương pháp giải

Sử dụng công thức tính số mol.

Vận dụng phương trình Clapeyron: pV = nRT

Vận dụng công thức tính nhiệt lượng: Q = mcΔt

Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu

Lời giải

- Số mol ban đầu của \({H_2}\) là: \({n_1} = \frac{5}{2}\); số mol ban đầu của \({O_2}\) là: \({n_2} = \frac{{12}}{{32}} = \frac{3}{8}\)

- Phương trình phản ứng: \({{\rm{O}}_2} + 2{{\rm{H}}_2} \to 2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\)

Như vậy, cứ \(1\;{\rm{mol}}{{\rm{O}}_2}\) kết hợp với \(2\;{\rm{mol}}{{\rm{H}}_2}\) tạo thành \(2\;{\rm{mol}}{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\)

Suy ra: \(\frac{3}{8}\) mol \({{\rm{O}}_2}\) kết hợp với \(\frac{6}{8}\) mol \({{\rm{H}}_2}\) tạo thành \(\frac{6}{8}\;{\rm{mol}}{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\)

Vì \({n_1} = \frac{5}{2} > \frac{6}{8}\) nên \({O_2}\) tham gia phản ứng hết và còn dư \({H_2}\).

- Số mol \({H_2}\) còn dư là: \({n_3} = \frac{5}{2} - \frac{6}{8} = \frac{7}{4}\)

- Số mol \({{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\) được tạo thành là: \({n_4} = \frac{6}{8} = \frac{3}{4}\)

Gọi \(T\) (và t ) là nhiệt độ của hỗn hợp sau phản ứng. Ta có:

+ Áp suất riêng phần của khí \({H_2}\) còn dư sau phản ứng là: \({p_1} = \frac{{{n_3}RT}}{V}\)

+ Áp suất riêng phần của hơi nước tạo thành sau phản ứng là: \({p_2} = \frac{{{n_4}RT}}{V}\)

+ Áp suất của hỗn hợp khí trong bình sau phản ứng là:

\(p = {p_1} + {p_2} = \left( {{n_3} + {n_4}} \right)\frac{{RT}}{V} = \left( {\frac{7}{4} + \frac{3}{4}} \right)\frac{{RT}}{V} = \frac{{5RT}}{{2V}}\) (1)

- Gọi Q là nhiệt lượng tỏa ra sau khi đốt cháy khí trong bình (tạo thành \(\frac{3}{4}{\mathop{\rm mol}\nolimits} \,\,{H_2}{\rm{O}}\)):

\(Q = 2,{4.10^5}{n_4} = 2,{4.10^5}.\frac{3}{4} = 1,{8.10^5}J\)

- Gọi \[{m_1},{m_2}\] là khối lượng của \({H_2}\) và hơi nước sau khi phản ứng, ta có:

\({m_1} = \frac{7}{4}.2 = 3,5g;\,\,{m_2} = \frac{3}{4}.18 = 13,5g\)

- Nhiệt lượng do khí \({H_2}\) và hơi nước thu vào sau phản ứng:

\(Q' = {Q_1} + {Q_2} = \left( {{c_1}{m_1} + {c_2}{m_2}} \right)\left( {t - {t_0}} \right)\) (2)

\( \Rightarrow Q' = (14,3.3,5 + 2,1.13,5)(t - 20) = 78,4(t - 20) = 78,4t - 1568J\)

- Phương trình cân bằng nhiệt : Q′ = Q

\( \Leftrightarrow 78,4t - 1568 = 1,{8.10^5} \Rightarrow t = {2316^\circ }{\rm{C}}\) hay \({\rm{T }} = 2589K\)

- Thay \(T = 2589\;{\rm{K}};R = 8,31(\;{\rm{J/mol}}.{\rm{K}});V = {100.10^{ - 3}} = 0,1\;{{\rm{m}}^3}\)  vào (1) ta được:

\(p = \frac{{5.8,31.2589}}{{2.0,1}} = 5,{4.10^5}\left( {{\rm{N/}}{{\rm{m}}^2}} \right)\)

Vậy: Áp suất trong bình sau phản ứng là \(5,{4.10^5}\left( {{\rm{N/}}{{\rm{m}}^2}} \right)\)