Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí lí tưởng

Hình bên là sơ đồ cấu tạo của 1 bộ pickup trong một loại đàn guitar điện. Biết cuộn dây cảm ứng của pickup này gồm N = 5000 vòng. Khi dây đàn (bằng thép) dao động để đàn phát ra nốt La có tần số 440 Hz thì từ thông qua cuộn dây biến thiên điều hòa với giá trị cực đại qua mỗi vòng dây là \({{\rm{\Phi }}_0}\)= 2,0.10^-7 Wb. Suất điện động hiệu dụng xuất hiện trong cuộn dây bằng bao nhiêu vôn (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Hình a là sơ đồ cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha đơn giản. Máy gồm một khung dây dẫn phẳng quay đều trong từ trường đều quanh trục đối xứng nằm trong mặt phẳng của khung (trục quay vuông góc với các đường sức từ). Hình b là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của suất điện động cảm ứng \[{e_c}\] xuất hiện trong khung dây vào thời gian \[t\].

Một nhóm học sinh sử dụng thí nghiệm như hình bên để khảo sát lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện và đo độ lớn cảm ứng từ B. Trong đó: Khung dây (3) gồm N vòng dây, chiều dài cạnh dưới là L được đặt sao cho cạnh này nằm trong khoảng không gian giữa hai cực của nam châm điện hình chữ U (4); đòn cân (11) được gắn với khung dây và lực kế (13), lực kế được tích hợp vít điều chỉnh để thay đổi độ cao của thân lực kế; đoạn dây (14) có chiều dài không đổi, 1 đầu gắn với móc lực kế, đầu còn lại gắn với chốt cố định trên mặt hộp. Thước đo góc (9) để xác định góc xoay của khung.

Khi chưa có dòng điện, điều chỉnh đòn cân nằm ngang. Ghi lại số chỉ \({F_1}\) của lực kế.

Sau đó họ thực hiện như sau:

- Giai đoạn 1: Điều chỉnh để mặt phẳng khung dây vuông góc với đường sức từ khi xuất hiện (thước đo góc chỉ vạch số 0). Cấp điện cho nam châm điện và khung dây thì thấy khung dây dịch chuyển xuống. Khi khung dây dừng lại, họ điều chỉnh vít trên lực kế sao cho đòn cân nằm ngang. Ghi lại số chỉ của lực kế \({F_2}\) và cường độ dòng điện I qua khung dây ở ampe kế.

- Giai đoạn 2: Ngắt điện, xoay khung dây sao cho thước đo góc chỉ vạch 60^o (đòn cân nằm ngang). Sau đó cấp điện cho nam châm và khung dây (số chỉ ampe kế không đổi), lặp lại thao tác điều chỉnh vít trên lực kế để đòn cân nằm ngang thì số chỉ của lực kế ghi lại được là \({F_3}\), họ nhận thấy \({F_3} < {F_2}.\)

Dựa vào thí nghiệm chuyển hoá từ công thành nhiệt của James Prescott Joule, một học sinh thiết kế xe đạp tập thể dục cố định có cơ chế chuyển hóa cơ năng thành nhiệt năng để làm nóng nước. Biết rằng thiết bị có thể chuyển hóa 86 % cơ năng tiêu hao thành nhiệt năng. Trong một lần tập bằng xe đạp này, thiết bị đã làm nóng 3,5 kg nước từ 25 °C lên 50 °C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 1,0 kcal/(kg.K). Tổng cơ năng học sinh đã tiêu hao trong lần tập đó bằng bao nhiêu kilôcalo (kcal) (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Trong quá trình máy lạnh hoạt động, một lượng khí gas xác định trước khi vào máy nén có áp suất 8,6 PSI và nhiệt độ t (^oC). Sau khi đi qua máy nén, lượng khí này có áp suất là 80 PSI, nhiệt độ là 60 ^oC và thể tích giảm 8 lần so với trước khi nén. Coi khí gas là khí lí tưởng. Giá trị của t bằng bao nhiêu (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Bóng thám không được sử dụng để thu thập dữ liệu khí tượng. Một bóng thám không được bơm khí helium (coi là khí lí tưởng). Vỏ bóng rất mỏng và chỉ chịu được thể tích tối đa là V_max = 10 m³. Ở mặt đất, không khí có nhiệt độ T₀ = 298 K và áp suất p₀, bóng có thể tích V₀ = 2,0 m³. Khi bóng bay lên cao trong tầng đối lưu, nhiệt độ và áp suất không khí đều giảm theo độ cao với quy luật \({T_h} = {T_0} - 0,0065h\) và \({p_h} = {p_0}.{e^{ - {\rm{ }}\left( {\frac{{h{{.10}^{ - 3}}}}{8}} \right)}}\)(h là độ cao của bóng so với mặt đất, h tính bằng m; e là hằng số với lne = 1). Biết lượng khí trong bóng không đổi, nhiệt độ và áp suất khí trong bóng luôn bằng nhiệt độ và áp suất không khí bên ngoài. Coi rằng bóng bị nổ trước khi đạt đến độ cao mà tại đó bóng nằm lơ lửng (cân bằng). Độ cao của bóng ngay trước khi bị nổ bằng bao nhiêu kilômet (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Hình 1 là sơ đồ hoạt động của hệ thống máy lọc nước RO đặt dưới chậu rửa. Sau khi lọc, nước tinh khiết được dẫn vào bình áp để tích trữ trước khi đưa lên vòi sử dụng. Trong bình áp có bóng chứa nước và bóng chứa khí ngăn cách với nhau bằng màng đàn hồi (Hình 2). Tổng thể tích của hai bóng bằng thể tích trong của bình. Coi khối khí trong bóng khí là khí lí tưởng có nhiệt độ không đổi, bỏ qua thể tích ống dẫn nước.

Ban đầu trong bình áp chưa có nước, khí trong bóng khí chiếm toàn bộ thể tích trong của bình (khí có nhiệt độ 25 ^oC và áp suất \[0,75{p_0}\] với\[{p_0} = {10^5}\,{\rm{Pa}}\]), cho máy bơm hoạt động (vòi nước tinh khiết đóng) thì nước được đẩy vào trong bóng nước. Khi áp suất khí trong bóng khí tăng đến \[6{p_0}\] thì máy bơm tự ngắt. Mở vòi sử dụng để nước trong bóng nước chảy ra, khi áp suất khí trong bóng khí giảm đến\[{p_0}\] thì máy bơm lại khởi động để bơm nước vào bóng nước. Biết thể tích trong của bình áp là 20 lít.