Bếp từ (hay bếp điện từ) là một thiết bị gia dụng hiện đại, ứng dụng trực tiếp hiện tượng cảm ứng điện từ để đun nấu. Cấu tạo cơ bản của bếp gồm một cuộn dây dẫn (thường bằng đồng) đặt dưới một tấm kính cách điện, cách nhiệt. Khi bếp hoạt động, một dòng điện xoay chiều có tần số cao chạy qua cuộn dây này.

Tổng lượng khí có trong bình lúc sau tương đương với một lượng khí ở điều kiện ban đầu (áp suất \({p_0} = 1atm\) , nhiệt độ \({t_0} = {27^ \circ }{\rm{C}}\)) có thể tích là:

\({V_{{\rm{tong\;}}}} = {V_b} + N.{v_0}\)

Trong đó: \({V_b} = 50\) lít là thể tích khí có sẵn trong bình, \(N = 75\) là số chu trình nén, \({v_0} = 1\) (lít) là thể tích khí hút vào mỗi chu trình.

\({V_{{\rm{tong\;}}}} = 50 + 75.1 = 125\) (lít)

Toàn bộ lượng khí \({V_{{\rm{tong\;}}}}\) này (đang ở áp suất \({p_0} = 1{\rm{\;atm}}\)) được nén đẳng nhiệt (do nhiệt độ giữ không đổi ở \(\left. {{{27}^ \circ }{\rm{C}}} \right)\) vào bình có thể tích cố định \({V_b} = 50\) lít.

Áp dụng định luật Boyle:

\({p_0}.{V_{{\rm{tong\;}}}} = p.{V_b} \Rightarrow 1.125 = p.50\)

\( \Rightarrow p = \frac{{125}}{{50}} = 2,5\left( {{\rm{atm}}} \right)\)

Đáp án: 2,5

Ý a) Đúng. Người làm thí nghiệm chủ động thay đổi nhiệt độ bằng cách đun nóng (đây là biến độc lập) để quan sát sự thay đổi tương ứng của áp suất (đây là biến phụ thuộc).

Ý b) Sai. Áp suất của khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối \(T\) (đơn vị Kelvin), chứ không tỉ lệ thuận với nhiệt độ bách phân \(t\left( {{\;^ \circ }C} \right)\). Đồ thị biểu diễn \(p\) theo \(t\left( {{\;^ \circ }C} \right)\) là một đường thẳng bậc nhất nhưng không đi qua gốc tọa độ.

Ý c) Sai. Giả sử bình có thể tích \({V_1}\) ở nhiệt độ cao \(T\), phần ống nhựa có thể tích \({V_2}\) ở nhiệt độ phòng \({T_0}\) (\({T_0} < T\)).

Áp suất thực tế đo được là \({p_{do}}\), ta có lượng khí bảo toàn: \(n = \frac{{{p_{do}}{V_1}}}{{RT}} + \frac{{{p_{do}}{V_2}}}{{R{T_0}}} = \frac{{{p_{do}}}}{R}\left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{{{T_0}}}} \right)\).

Nếu toàn bộ khí được đun nóng đến nhiệt độ \(T\), áp suất lí thuyết là \({p_{lt}}\), ta có:

\(n = \frac{{{p_{lt}}\left( {{V_1} + {V_2}} \right)}}{{RT}} = \frac{{{p_{lt}}}}{R}\left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{T}} \right)\)

Vì \({T_0} < T\) nên \(\frac{{{V_2}}}{{{T_0}}} > \frac{{{V_2}}}{T}\). Từ đó suy ra cụm \(\left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{{{T_0}}}} \right) > \left( {\frac{{{V_1}}}{T} + \frac{{{V_2}}}{T}} \right)\). Do lượng khí \(n\) không đổi, suy ra \({p_{do}} < {p_{lt}}\). Vậy giá trị đo được phải nhỏ hơn giá trị lí thuyết.

Ý d) Đúng.

Trạng thái 1: \({T_1} = 27 + 273 = 300{\rm{K}};{p_1} = 1,00 \times {10^5}{\rm{\;Pa}}\); thể tích \({V_1}\).

Trạng thái 2: \({T_2} = 87 + 273 = 360{\rm{K}};{p_2} = 1,15 \times {10^5}{\rm{\;Pa}}\); thể tích \({V_2}\).

Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng vì khối lượng lượng khí không đổi:

\(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {V_2} = {V_1}.\frac{{{p_1}{T_2}}}{{{p_2}{T_1}}}\)

Thay số:

\({V_2} = {V_1}.\frac{{1,00 \times {{10}^5}.360}}{{1,15 \times {{10}^5}.300}} = {V_1}.\frac{{360}}{{345}} = \frac{{24}}{{23}}{V_1} \approx 1,04348{V_1}\)

Độ tăng phần trăm của thể tích bình là:

\(\frac{{{\rm{\Delta }}V}}{{{V_1}}} \times 100{\rm{\% }} = \frac{{{V_2} - {V_1}}}{{{V_1}}} \times 100{\rm{\% }} = \left( {\frac{{24}}{{23}} - 1} \right) \times 100{\rm{\% }} \approx 4,35{\rm{\% }}\)