Một bình chứa carbon dioxide (CO2) ở nhiệt độ phòng và áp suất 20 atm (áp suất không khí trong phòng là 1 atm). Để quan sát hiện tượng khối khí CO2 giảm nhiệt độ và hoá rắn khi phun ra khỏi b

17/28

Một bình chứa carbon dioxide (CO₂) ở nhiệt độ phòng và áp suất 20 atm (áp suất không khí trong phòng là 1 atm). Để quan sát hiện tượng khối khí CO₂ giảm nhiệt độ và hoá rắn khi phun ra khỏi bình, người ta đặt một miếng vải ở miệng ống xả của bình chứa và mở van thì thấy CO₂ rắn (có nhiệt độ thấp) được hình thành trên miếng vải. Hiện tượng khối khí biến đổi trực tiếp thành chất rắn như CO₂ trong hiện tượng này được gọi là sự ngưng kết. CO₂ khi phun ra lại giảm nhiệt độ là vì

Khi CO₂ phun ra khỏi bình thì do chênh lệch áp suất, khí thực hiện công (A < 0) lên môi trường ngoài để tăng thể tích đột ngột. Quá trình này không có sự truyền nhiệt lượng (Q = 0). Do đó, độ biến thiên nội năng của khí ΔU < 0, nội năng của khí CO₂ giảm nên nhiệt độ giảm.

Khí CO₂ chuyển thể trực tiếp từ thể khí sang thể rắn nên có sự toả nhiệt ra môi trường làm cho nhiệt độ cả khí CO₂ và môi trường xung quanh đều hạ xuống.

Khí CO₂ chuyển thể trực tiếp từ thể khí sang thể rắn, sau đó CO₂lại nhận nhiệt từ môi trường xung quanh và hoá hơi nên nhiệt độ cả khí CO₂ và môi trường xung quanh đều hạ xuống.

Khí CO₂ chuyển thể trực tiếp từ thể khí sang thể rắn nên khoảng cách giữa các phân tử, tốc độ chuyển động của chúng tăng lên nhanh, làm nội năng của khối khí giảm. Do đó, nhiệt độ của khối khí giảm.

Giải thích

Đáp án đúng là A

Khi mở van, CO₂ từ áp suất cao (20 atm) phun ra môi trường 1 atm nên giãn nở rất nhanh. Trong thời gian rất ngắn này coi như không kịp trao đổi nhiệt với môi trường nên \(Q \approx 0\)

Khí giãn nở làm công lên môi trường ngoài nên \(A < 0\).

Vì \(Q \approx 0\) nên \(\Delta U = Q + A \approx A < 0\).

Nội năng giảm ⇒ nhiệt độ khí giảm, có thể giảm đến mức CO₂ bị hoá rắn (lắng đọng) trên miếng vải.