Một áp kế khí như hình vẽ gồm một bình cầu thủy tinh có thể tích không đổi V₀, nối với một ống thủy tinh nhỏ đặt nằm ngang có tiết diện đều S = 0,1 cm². Trong ống có một giọt thủy ngân dùng để ngăn cách khí trong bình với không khí bên ngoài. Khi nhiệt độ khí trong bình là 27 C, giọt thủy ngân cách điểm A một đoạn 20,0 cm. Khi nhiệt độ tăng lên đến 37 C, giọt thủy ngân cách điểm A một đoạn 130,0 cm. Biết ống AB đủ dài để giọt thủy ngân không chảy ra ngoài, khí trong bình là khí lí tưởng. Giá trị của V₀ bằng bao nhiêu cm³? (Làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị).

1. ĐÚNG

Khi nước trong ống thu nhiệt được đun nóng, khối lượng riêng giảm nên nước nóng chuyển động lên trên và đi vào bình bảo ôn; nước lạnh từ bình chảy xuống ống thu nhiệt. Cách bố trí này tạo dòng đối lưu tự nhiên, giúp nước được làm nóng liên tục mà không cần bơm.

2. SAI

Nhiệt lượng mà nước trong bình nhận được khi nhiệt độ của nước tăng từ 20°C đến 70°C là:

\(Q=m.c.∆T=D.V.c.∆T=1.180.4200.\left.( 70-20) \right.=37800\) kJ.

3. ĐÚNG

Gọi S là diện tích của bộ thu nhiệt. Công suất bức xạ Mặt Trời trung bình thu được từ bộ thu nhiệt là: \(P=1400.S\) (W).

Năng lượng ánh sáng Mặt Trời truyền cho bộ thu nhiệt trong 5 giờ là:

\(A=P.t=1400.S.5.3600=252.{10}^{5}.S\) (J).

Mà: \(H=\frac{Q}{A}\) $\iff$ \(40\%=\frac{37800.{10}^{3}}{252.{10}^{5}.S}\) \(S=3,75\) m².

4. ĐÚNG

Từ đồ thị ta có công suất bức xạ ánh sáng mặt trời mà máy thu được là:

\(\left\{ \begin{aligned}P&=1,5.t-10\left. (8≤t≤12) \right. \\ P'&=-0,5.t+14\left. (12≤t≤16) \right.\end{aligned} \right.\)

Vì tại thời điểm 12 giờ, công suất mà máy thu được đạt giá trị lớn nhất nên để máy thu được năng lượng lớn nhất trong khoảng thời gian 2 giờ thì máy hoạt động trong những khoảng thời gian lân cận 12 giờ. Gọi t (h) là thời điểm trước 12 giờ như hình 1b.

Khi đó, năng lượng lớn nhất thu được là:

Giải phương trình \({A}^{'}=0\) hay \(-2t+23=0\) ta được \(t=11,5\) (h).

Suy ra, \({A}_{max}=-{\left. (11,5) \right.}^{2}+23.11,5-117=15,25\) (kW.h) khi t = 11,5 (h).

Vậy trong khoảng thời gian 2 giờ (từ 11,5h đến 13,5h), máy hấp thụ được năng lượng ánh sáng Mặt Trời lớn nhất là 15,25 kW.h.

1. ĐÚNG

Ta có thể tích của khối khí ở trạng thái (3) là \({V}_{3}=8\) lít.

Từ đồ thị ta xác định được áp suất và nhiệt độ của khối khí ở trạng thái (3) lần lượt là: \({p}_{3}={p}_{1}={10}^{5}\) Pa và \({T}_{3}=600\) K.

2. SAI

Từ đồ thị pOT như hình vẽ, ta thấy đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc p theo T của quá trình biến đổi trạng thái từ (2) sang (3) là đường thẳng vuông góc với trục OT nên đây là quá trình đẳng nhiệt.

Suy ra: áp suất và thể tích của khối khí trong quá trình này tỉ lệ nghịch với nhau.

Mà: \({p}_{3}<{p}_{2}\)

Suy ra: \({V}_{3}>{V}_{2}\)

Vậy quá trình biến đổi trạng thái từ (2) sang (3) là quá trình dãn nở đẳng nhiệt.

3. ĐÚNG

Số phân tử của khối khí là:

\({p}_{3}.{V}_{3}=nR{T}_{3}=\frac{N}{{N}_{A}}R{T}_{3}\) $\Rightarrow$ \(N=\frac{{N}_{A}.{p}_{3}.{V}_{3}}{R{T}_{3}}=\frac{6,02.{10}^{23}.{10}^{5}.8.{10}^{-3}}{8,31.600}≈9,7.{10}^{22}\) phân tử.

4. SAI

Công mà khối khí nhận được khi biến đổi từ trạng thái (3) sang trạng thái (1) là:

\({A}_{31}={p}_{3}.∆V={p}_{3}.\left. ({V}_{3}-{V}_{1}) \right.={10}^{5}.\left. (8-2) \right..{10}^{-3}=600\) J.