Bên trong một xi-lanh nằm ngang, cố định, có một lượng khí lí tưởng được ngăn cách với không khí bên ngoài bằng một pit-tông có diện tích tiết diện \(32,0\) cm2. Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và xi-lanh. Một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, nối giữa pit-tông và đáy xilanh (hình vẽ). Lúc đầu lượng khí trong xilanh có nhiệt độ \(27,{0^ \circ }{\rm{C}}\) và áp suất bằng áp suất khí quyển là \(1,{00.10^5}{\rm{\;Pa}}\).
Khi tăng nhiệt độ của khối khí lên đến \(57,{0^ \circ }{\rm{C}}\), lực căng của sợi dây bằng bao nhiêu Niutơn (N)?
Câu hỏi trong đề: Đề thi thử Tốt nghiệp THPT Vật lý 2025-2026 Hà Nội !!
Quảng cáo
Trả lời:
Giải bởi Vietjack
Đáp án:
Trạng thái 1: Nhiệt độ \({T_1} = 27 + 273 = 300K\), áp suất \({p_1} = {p_0} = 1,{00.10^5}{\rm{\;Pa}}\).
Vì sợi dây không dãn giữ pit-tông lại nên khi đun nóng, thể tích khối khí không đổi (quá trình đẳng tích).
Trạng thái 2: Nhiệt độ \({T_2} = 57 + 273 = 330K\), áp suất là \({p_2}\).
Áp dụng định luật Charles cho quá trình đẳng tích:
\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {p_2} = {p_1}.\frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = 1,{00.10^5}.\frac{{330}}{{300}} = 1,{1.10^5}\left( {Pa} \right)\)
Các lực tác dụng lên pit-tông theo phương ngang gồm:
+ Áp lực của khí trong xi-lanh đẩy ra (\({F_2} = {p_2}.S\))
+ Áp lực của khí quyển từ bên ngoài đẩy vào \(\left( {{F_0} = {p_0}.S} \right)\)
+ Lực căng dây kéo lại (\({T_c}\)).
Khi pit-tông nằm cân bằng, ta có phương trình:
\({F_2} = {F_0} + {T_c} \Rightarrow {p_2}.S = {p_0}.S + {T_c}\)
\( \Rightarrow {T_c} = \left( {{p_2} - {p_0}} \right)S = \left( {1,{{1.10}^5} - 1,{{00.10}^5}} \right){.32.10^{ - 4}} = 0,{1.10^5}{.32.10^{ - 4}} = 32\left( {\rm{N}} \right)\)
Đáp án: \(32\)
Hot: Giáo án năng lực số, PPT AI khởi động lớp 1-12 (Update 2026) (chỉ từ 150k). Tải ngay
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1
a. (I) là giả thuyết của nhóm học sinh.
b. Thí nghiệm ở bước 2 cho thấy nội năng của khối khí trong xi-lanh giảm khi khối khí mất năng lượng nhiệt.
c. Không cần giữ pít-tông cố định ở bước 2.
d. Kết quả thí nghiệm đã xác nhận giả thuyết của nhóm học sinh.
Lời giải
a) Nội dung (I) là một dự đoán có cơ sở về mối quan hệ giữa nhiệt lượng và nội năng trong điều kiện đẳng tích, đây chính là giả thuyết khoa học để nhóm học sinh tiến hành thực nghiệm kiểm chứng.
⇒ a đúng.
b) Ở bước 2, khi tiếp xúc với nước đá đang tan, nhiệt độ khối khí giảm (\({T_2} < {T_0}\)). Vì pít-tông cố định (\(A = 0\)), việc giảm nhiệt độ đồng nghĩa với việc khối khí đã tỏa nhiệt ra môi trường và nội năng của nó giảm đi.
\( \Rightarrow {\rm{b}}\) đúng.
c) Để kiểm chứng giả thuyết (I) là xét sự thay đổi nội năng khi "giữ cho thể tích không đổi", nên ở cả bước 1 và bước 2 đều bắt buộc phải giữ pít-tông cố định. Nếu pít-tông di chuyển, thể tích thay đổi sẽ sinh công hoặc nhận công, làm sai lệch kết quả thực nghiệm về mối quan hệ thuần túy giữa nhiệt và nội năng.
⇒ c sai.
d) Kết quả bước 1 \(\left( {{T_1} > {T_0}} \right.\) khi nhận nhiệt) và bước 2 \(\left( {{T_2} < {T_0}} \right.\) khi mất nhiệt) trong điều kiện thể tích không đổi đã chứng minh rằng nội năng thay đổi khi có sự trao đổi năng lượng nhiệt, hoàn toàn phù hợp với giả thuyết ban đầu.
\( \Rightarrow \) d đúng.
Câu 2
các phân tử khí dao động quanh các vị trí cân bằng.
các phân tử khí không tương tác với nhau.
nội năng của khối khí bằng không.
thế năng tương tác giữa các phân tử khí bằng không.
Lời giải
Đáp án đúng là D
Theo mô hình khí lí tưởng, các phân tử khí được coi là các chất điểm và lực tương tác giữa chúng là rất nhỏ, có thể bỏ qua. Do bỏ qua lực tương tác nên thế năng tương tác giữa các phân tử khí lí tưởng bằng không.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 4
nhiệt độ của khối chất lỏng tăng.
nhiệt độ của khối chất lỏng giảm.
khối lượng phân tử tăng.
nhiệt độ của khối chất lỏng không đổi.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 5
Một phần năng lượng nhiệt cung cấp cho khối khí làm tăng nội năng của nó.
Công thực hiện bởi khối khí bằng năng lượng nhiệt cung cấp cho khối khí.
Nội năng của khối khí không đổi vì thể tích của khối khí không đổi.
Toàn bộ năng lượng nhiệt cung cấp cho khối khí chuyển thành nội năng của nó.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 6
nhiệt độ sôi tăng.
bay hơi chậm hơn.
nước ngừng sôi.
nhiệt độ sôi giảm.
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Nhắn tin Zalo
Hỏi bài tập