Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

14 g Nitơ được dãn đoạn nhiệt tới khí áp suất giảm đi 5 lần và sau đó được nén đẳng nhiệt tới áp suất ban đầu. Biết nhiệt độ ban đầu của Nitơ là T1 = 420 K

14 g Nitơ được dãn đoạn nhiệt tới khí áp suất giảm đi 5 lần và sau đó được nén đẳng nhiệt tới áp suất ban đầu. Biết nhiệt độ ban đầu của Nitơ là T1 = 420 K.
1. Biểu diễn quá trình trên giản đồ OpV
2. Tìm nhiệt độ cuối của quá trình.
3. Tìm nhiệt lượng Q’ mà khí nhả ra.
4. Tính độ tăng nội năng delta U của khối khí.
1 trả lời
Hỏi chi tiết
70
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ phân tích từng phần của quá trình mà khí nitơ trải qua.

**1. Biểu diễn quá trình trên giản đồ OpV:**

- Bước 1: Khi nitơ được giãn nở đẳng nhiệt từ áp suất ban đầu \( P_1 \) đến áp suất cuối \( P_2 = \frac{P_1}{5} \).
- Bước 2: Khi nitơ được nén đẳng nhiệt về lại áp suất ban đầu \( P_1 \).

Trên giản đồ OpV (giản đồ áp suất - thể tích), chúng ta có thể vẽ 2 quá trình:
- Quá trình 1: Giãn nở 1 (đẳng nhiệt, từ điểm A đến điểm B).
- Quá trình 2: Nén 1 (đẳng nhiệt, từ điểm B trở lại điểm A).

**2. Tìm nhiệt độ cuối của quá trình:**

Khi khí giãn nở đẳng nhiệt, theo định luật Boyle, áp suất và thể tích có mối liên hệ như sau:
\[
P_1 V_1 = P_2 V_2
\]

Do áp suất giảm đi 5 lần, ta có:
\[
P_2 = \frac{P_1}{5} \Rightarrow P_1 V_1 = \frac{P_1}{5} V_2 \Rightarrow V_2 = 5 V_1
\]

Tại điểm B, vì quá trình là đẳng nhiệt, nên nhiệt độ vẫn giữ nguyên là \( T_1 = 420 K \).

Khi khí được nén trở lại áp suất ban đầu trong quá trình nén đẳng nhiệt, nhiệt độ \( T_3 \) cũng bằng \( T_1 \), tức là:
\[
T_3 = T_1 = 420 K
\]

**3. Tìm nhiệt lượng \( Q' \) mà khí nhả ra:**

Trong quá trình giãn nở đẳng nhiệt, nhiệt lượng \( Q \) mà khí nhả ra được tính bằng công thực hiện trong quá trình. Cách tính công trong giãn nở đẳng nhiệt là:
\[
Q = nRT \ln\left(\frac{V_f}{V_i}\right)
\]
Với số mol của khí \( n = \frac{m}{M} \), trong đó với nitơ:
- Khối lượng \( m = 14 \, g \)
- Khối lượng mol của nitơ \( M \approx 28 \, g/mol \)

Tính số mol:
\[
n = \frac{14}{28} = 0.5 \, mol
\]
Thể tích ban đầu và cuối:
- \( V_1 = V \)
- \( V_2 = 5V \)

Áp dụng công thức nhiệt lượng:
\[
Q' = nRT_1 \ln\left(5\right) = 0.5 \cdot R \cdot 420 \cdot \ln(5)
\]

Với \( R = 8.314 \, J/(mol \cdot K) \):
\[
Q' = 0.5 \cdot 8.314 \cdot 420 \ln(5)
\]

Tính giá trị cụ thể của \( Q' \):
\[
\ln(5) \approx 1.609
\]
\[
Q' \approx 0.5 \cdot 8.314 \cdot 420 \cdot 1.609 \approx 0.5 \cdot 8.314 \cdot 674.78 \approx 2800.43 \, J
\]

**4. Tính độ tăng nội năng \( \Delta U \) của khối khí:**

Trong quá trình giãn nở và nén đẳng nhiệt, độ tăng nội năng \( \Delta U \) của khí lý tưởng theo định luật Joule là:
\[
\Delta U = nC_v \Delta T
\]
Với \( \Delta T = T_3 - T_1\). Bởi vì nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, nên:
\[
\Delta U = nC_v (T_3 - T_1) = nC_v (420 - 420) = 0
\]

**Tóm tắt kết quả:**
1. Quá trình được biểu diễn trên giản đồ OpV với 2 giai đoạn là giãn nở đẳng nhiệt và nén đẳng nhiệt.
2. Nhiệt độ cuối của quá trình là \( 420 K \).
3. Nhiệt lượng mà khí nhả ra \( Q' \approx 2800.43 \, J \).
4. Độ tăng nội năng \( \Delta U = 0 \) (khí lý tưởng ở nhiệt độ không thay đổi không có độ tăng nội năng).
2
0
Ushanka Manoban
11/08 13:14:25
+5đ tặng
1. Quá trình được biểu diễn trên giản đồ OpV với 2 giai đoạn là giãn nở đẳng nhiệt và nén đẳng nhiệt.
2. Nhiệt độ cuối của quá trình là  420K .
3. Nhiệt lượng mà khí nhả ra  Q′≈2800.43J .
4. Độ tăng nội năng  ΔU=0
  (khí lý tưởng ở nhiệt độ không thay đổi không có độ tăng nội năng).

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng ký tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm
Bài tập liên quan
Bài tập Vật lý Đại học mới nhất

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường

Học ngoại ngữ với Flashcard

×
Gia sư Lazi Gia sư
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo