Một xi lanh tiết diện 20cm2 được đặt thẳng đứng và chứa khí . pittong của xi lanh có trọng lượng 20N và có thể chuyển động không ma sát đối với xi lanh . Thể tích và nhiệt độ ban đầu của khí trong xi lanh là 11,2 lít và 0độ C . Hỏi phải cung cấp cho khí một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để nhiệt độ của khí tăng lên 20độC trong khi áp suất khí không đổi . Cho biết khi thể tích khí không đổi thì muốn nâng nhiệt độ của khí lên thêm 1độC cần một nhiệt lượng 5J. coi áp suất khí quyển là 10 mủ 5 N/m2 và quá trình giãn khí diễn ra chậm và đều ( đáp số : 108,8J )
~O)
Quá trình dãn đẳng áp:Khi được đun nóng, khí tác dụng lực [tex]\vec{F}[/tex] lên pittong. Pittong di chuyển và khí thực hiện công. Theo đề bài thì quá trình dãn khí là chậm và đều nên áp lực của khí cân bằng với trọng lực của pittong.
Áp suất của khí: [tex]p = \frac{F}{S}= \frac{20}{20.10^{-4}}= 10^{4}N/m^{2}[/tex]
Quá trình là đẳng áp, áp dụng ĐL Gay Lussac: [tex]\frac{V_{1}}{T_{1}}= \frac{V_{2}}{T_{2}}\Rightarrow V_{2}= \frac{2344}{195}lit[/tex]
Công do khí thực hiện là:
[tex]A = pV_{2}-pV_{1}= 10^{4}\left[\frac{2344}{195} - 11,2 \right].10^{-3}= 8,205J[/tex] (1)
(Thể tích đổi ra mét khối)
~O)
Khi V = const, để tăng nhiệt độ khối khí lên [tex]1^{0}C[/tex] cần nhiệt lượng 5J, vậy để tăng lên [tex]20^{0}C[/tex] cần nhiệt lượng:
[tex]Q_{2}= 20 . 5 = 100J[/tex]
Mà khi biến đổi đẳng áp thì theo nguyên lý I Nhiệt động lực học ta có:
[tex]\Delta U = Q_{2}= 100J[/tex] (2)
~O)
Nhiệt lượng cần cung cấp để khối khí dãn đẳng áp từ [tex]0^{0}C \rightarrow 20^{0}C[/tex]:
(Áp dụng nguyên lý I Nhiệt động lực học cho quá trình đẳng áp)
[tex]Q_{1}= A + \Delta U = 108,2J[/tex]
