Dùng thông tin sau cho câu 27 và câu 28: Một hệ thống máy nén khí công nghiệp sử dụng xilanh để hút không khí từ ngoài môi trường và nén vào một bình chứa cố định có thể tích \({V_b} = 50\) lít . Không khí bên ngoài khí quyển luôn ở điều kiện áp suất \({p_0} = 1{\rm{\;atm}}\) và nhiệt độ \({t_0} = {27^0}{\rm{C}}.\) Mỗi chu trình hoạt động, máy nén hút đúng 1 lít không khí từ khí quyển để nén đẩy hoàn toàn vào bình chứa. Bình chứa ban đầu đã có sẵn không khí ở điều kiện 1 atm và \({27^ \circ }{\rm{C}}.\) Coi không khí hoạt động như khí lí tưởng.

Ở chế độ bảo dưỡng, máy nén hoạt động rất chậm nên nhiệt độ khí trong bình chứa được hệ thống tản nhiệt giữ không đổi bằng đúng nhiệt độ khí quyển (\({27^ \circ }{\rm{C}}\)). Sau khi máy nén thực hiện trọn vẹn 75 chu trình nén, áp suất khí trong bình chứa lúc này đạt mức bao nhiêu atm (làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?

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:

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

Ý a) Đúng. Bếp từ hoạt động bằng cách cho dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua cuộn dây đồng, từ đó sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian ở khu vực mặt bếp.

Ý b) Sai. Nhiệt lượng không được truyền bằng cách dẫn nhiệt từ cuộn dây qua mặt kính lên nồi. Thực tế, nhiệt được sinh ra trực tiếp ngay tại phần đáy nồi (bằng kim loại) do dòng điện Foucault. Mặt kính của bếp từ chỉ nóng lên là do nhiệt truyền ngược lại từ đáy nồi xuống.

Ý c) Đúng. Đây chính là nguyên lí cốt lõi của bếp từ. Từ trường biến thiên sinh ra dòng điện Foucault bên trong đáy nồi bằng kim loại, dòng điện này tỏa nhiệt rất mạnh làm nóng nồi.

Ý d) Sai. Bếp từ chỉ đun nóng được các loại nồi có đáy làm bằng vật liệu dẫn điện tốt và có từ tính (như sắt, thép, inox...). Nồi thủy tinh hay nồi đất sét là các vật liệu cách điện (điện môi), không thể sinh ra dòng điện Foucault bên trong nên không thể tự nóng lên được.