(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 36

Một xi-lanh thẳng đứng, đầu trên được đậy kín bằng một pittông di động tự do không ma sát. Bỏ qua khối lượng của pittông.

21/28

Một xi-lanh thẳng đứng, đầu trên được đậy kín bằng một pittông di động tự do không ma sát. Bỏ qua khối lượng của pittông. Biết rằng bên trong xi-lanh có chứa 0,05 kg nước ở $100^\circ$C. Khi cung cấp nhiệt, toàn bộ nước bị chuyển thành hơi nước, đẩy pittông đi lên. Giả sử hơi nước sau khi hoá hơi ở cùng nhiệt độ $100^\circ$C. Bỏ qua sự thay đổi nhiệt độ của xi-lanh, hơi nước và pittông. Biết nhiệt hoá hơi riêng của nước ở $100^\circ$C và 1 atm = $1{,}013 \cdot 10^5$ (N/m$^2$) là $L = 2260\ \text{kJ/kg}$.

a. Nhiệt lượng cần cung cấp để hoá hơi hoàn toàn lượng nước này là 226 kJ.
b. Thể tích hơi nước sau khi toàn bộ nước bốc hơi xấp xỉ 85 lít.
c. Công do hơi nước sinh ra khi đẩy pittông lên là 8,6 kJ.
d. Phải làm lạnh đều khối khí đến nhiệt độ $50^\circ$C để chiều cao cột không khí trong xi lanh giảm còn 0,8 chiều cao ban đầu.

0/3000 ký tự
Giải thích

 

Phát biểu

Đúng

Sai

a

Nhiệt lượng cần cung cấp để hóa hơi hoàn toàn lượng nước này là 226 kJ

 

S

b

Thể tích hơi nước sau khi toàn bộ nước bốc hơi xấp xỉ 85 lít.

Đ

 

c

Công do hơi nước sinh ra khi đẩy pittông lên là 8,6 (kJ).

Đ

 

d

Phải làm lạnh đều khối khí đến nhiệt độ 50 °C để chiều cao cột không khí trong xilanh giảm còn 0,8 chiều cao ban đầu.

 

S

a) SAI

Nhiệt lượng cần thiết để hoá hơi hoàn toàn lượng nước này là:
\[
Q = L \cdot m = 2260 \cdot 0{,}05 = 113\ \text{kJ}.
\]

b) ĐÚNG

Số mol nước là:
\[
n = \dfrac{m}{M} = \dfrac{50}{18} = 2{,}78\ \text{mol}.
\]

Áp suất trong xi lanh cân bằng với áp suất khí quyển nên
\[
p = 1\ \text{atm} = 1{,}013 \cdot 10^5\ \text{N/m}^2.
\]

Thể tích hơi sau khi toàn bộ nước biến thành hơi ở $100^\circ$C là:
\[
pV = nRT \;\Rightarrow\; V = \dfrac{nRT}{p}
= \dfrac{2{,}78 \cdot 8{,}31 \cdot (100+273)}{1{,}013 \cdot 10^5}
= 0{,}085\ \text{m}^3 = 85\ \text{lít}.
\]

c) ĐÚNG

Công mà khối khí thực hiện khi nước biến thành hơi và đẩy pittông đi lên là:
\[
A = p \cdot \Delta V = 1{,}013 \cdot 10^5 \cdot 0{,}085 \approx 8{,}6\ \text{kJ}.
\]

d) SAI

Để chiều cao cột khí giảm còn $0,8$ ban đầu thì:
\[
V_2 = 0{,}8 V_1.
\]

Đây là quá trình đẳng áp nên nhiệt độ tuyệt đối tỉ lệ thuận với thể tích.
Do đó:
\[
T_2 = 0{,}8 T_1 = 298{,}4\ \text{K} = 25{,}4^\circ\text{C}.
\]