Hình vẽ bên dưới là mô hình tên lửa nước gồm một chai nhựa có dung tích 2,0 lít, được gắn thêm mũi và cánh. Người ta đổ nước vào chai sao cho thể tích không khí còn lại trong chai là 1,5 lí
20/28
Hình vẽ bên dưới là mô hình “tên lửa nước” gồm một chai nhựa có dung tích 2,0 lít, được gắn thêm mũi và cánh. Người ta đổ nước vào chai sao cho thể tích không khí còn lại trong chai là 1,5 lít. Ban đầu, không khí trong chai có nhiệt độ 27oC, áp suất 1,0.105 Pa và khối lượng là m0 (kg), Sau đó, người ta bơm thêm vào chai một lượng không khí có khối lượng 3m0 (kg). Khi đó, nhiệt độ của không khí trong chai là 37oC. Xem thể tích phần không khí trong chai không đổi, nước chưa phụt ra ngoài và xem không khí là khí lí tưởng. Khối lượng mol của không khí là 29 g/mol.
Khối lượng không khí trong chai ở thời điểm ban đầu xấp xỉ bằng 1,7 g.
Áp suất của không khí trong chai sau khi bơm thêm 3m0 (kg) không khí vào là 3,1.105 Pa.
Khi nhiệt độ của không khí trong chai tăng lên, động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí cũng tăng.
Biết diện tích mặt nước là 0,014 m2. Khi nhiệt độ của không khí trong chai tăng từ 27oC lên đến 37oC, lực của không khí tác dụng lên mặt nước tăng 5787 N (kết quả được làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).
a) ĐÚNG
Khối lượng không khí trong chai ở thời điểm ban đầu là:
\({p}_{0}V=\frac{{m}_{0}}{M}R{T}_{0}\) \({m}_{0}=\frac{M{p}_{0}V}{R{T}_{0}}=\frac{29.{10}^{5}.1,5.{10}^{-3}}{8,31.\left. 27+273 \right.}≈1,7\) g.
b) SAI
Áp suất của không khí trong chai sau khi bơm thêm 3m0 (kg) không khí vào là:
Ta có: \({p}_{0}V=\frac{{m}_{0}}{M}R{T}_{0}\) và \(pV=\frac{{m}_{0}+3{m}_{0}}{M}RT\).
Suy ra: \(p=\frac{4T{p}_{0}}{{T}_{0}}=\frac{4.\left. 37+273 \right..{10}^{5}}{27+273}=\frac{62}{15}.{10}^{5}Pa≈4,1.{10}^{5}\) Pa.
c) ĐÚNG
Khi nhiệt độ tuyệt đối (hay nhiệt độ) của không khí trong chai tăng lên, động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí (\({E}_{đ}=\frac{3}{2}kT\)) cũng tăng.
d) SAI
Khi nhiệt độ của không khí trong chai tăng từ 27oC lên đến 37oC, lực của không khí tác dụng lên mặt nước tăng một lượng \(∆F=∆p.S=\left. (p-{p}_{0}) \right..S=\left. (\frac{62}{15}.{10}^{5}-{10}^{5}) \right..0,014≈4387\) N.