Cho hệ xilanh và pit-tông nằm ngang. Ở thời điểm ban đầu trong xilanh có chứa một thể tích
21/28
Cho hệ xilanh và pit-tông nằm ngang. Ở thời điểm ban đầu trong xilanh có chứa một thể tích \(600{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^3}\) khí lí tưởng ở nhiệt độ \({t_1} = {29^ \circ }{\rm{C}}\), áp suất bằng áp suất khí quyển \({p_0} = {10^5}{\rm{\;N}}/{\rm{m}}\). Khi được làm nóng chậm, quá trình biến đổi trạng thái của chất khí được cho như đồ thị hình vẽ. Biết diện tích tiết diện của pittông là \(S = 30{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^2}\).
a) Nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (3) là \({t_3} = {210,2^ \circ }{\rm{C}}\).
b) Nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (2) là \({t_2} = {89,4^ \circ }{\rm{C}}\)
c) Xilanh và pit-tông có ma sát và độ lớn lực ma sát này sẽ là 60 N .
d) Độ dịch chuyển của pit-tông trong quá trình trên là 18 cm .
Phương pháp:
- Áp dụng công thức trong các đẳng quá trình.
- Công mà khí thực hiện: \(A = p{\rm{\Delta }}V\)
- Độ dịch chuyển của pittong: \(s = \frac{A}{F}\)
Cách giải:
a) Quá trình (1) đến (2) là quá trình đẳng tích, ta có:
\(\frac{p}{T} = \) const \( \Rightarrow \frac{{{{10}^5}}}{{29 + 273}} = \frac{{{{1,2.10}^5}}}{{{T_2}}}\)
\( \Rightarrow {T_2} = 362,4\left( K \right) \Rightarrow {t_2} = {89,4^ \circ }{\rm{C}}\)
\( \to \) b đúng.
Quá trình (2) đến (3) là quá trình đẳng áp:
\(\frac{V}{T} = \) const \( \Rightarrow \frac{{600}}{{362,4}} = \frac{{800}}{{{T_3}}} \Rightarrow {T_3} = 483,2\left( K \right) \Rightarrow {t_3} = {210,2^{\rm{o}}}{\rm{C}}\)
\( \to \) a đúng
c) Pittong chuyển động chậm coi như chuyển động đều nên ta có độ lớn lực đẩy của khí bằng độ lớn của lực ma sát.
\( \Rightarrow {F_{ms}} = F = {p_{23}}S = {1,2.10^5}{.30.10^{ - 4}} = 360\left( N \right)\)
\( \to \) c sai.
d) Vì quá trình từ (1) đến (2) là đẳng tích nên khí không thực hiện công, quá trình (2) đến (3) là đẳng áp nên công mà khí thực hiện là:
\(A = p{\rm{\Delta }}V = {1,2.10^5}\left( {800 - 600} \right){.10^{ - 6}} = 24\left( J \right)\)
Độ dịch chuyển của pit tông trong quá trình trên là:
\(s = \frac{A}{F} = \frac{{24}}{{360}} \approx 0,067\left( {\rm{m}} \right) = 6,7\left( {{\rm{cm}}} \right)\)
\( \to \) d sai.