Nội dung bài giảng
Một chai chứa không khí được nút kín bằng một nút có trọng lượng không đáng kể, tiết diện 2,5 cm2. Hỏi phải đun nóng không khí trong chai lên tới nhiệt độ tối thiểu bằng bao nhiêu để nút bật ra? Biết lực ma sát giữa nút và chai có độ lớn là 12 N, áp suất ban đầu của không khí trong chai bằng áp suất khí quyển và bằng 9,8.104 Pa, nhiệt độ ban đầu của không khí trong chai là -30C.
Hướng dẫn trả lời:
Trước khi nút bật ra, thể tích khí trong chai không đổi và quá trình đun nóng là quá trình đẳng tích. Tại thời điểm nút bật ra, áp lực không khí trong chai tác dụng lên nút phải lớn hơn áp lực của khí quyển và lực ma sát
p2S > Fms + p1S
Do đó: \({p_2} > {{{F_{ms}}} \over S} + {p_1}\)
Vì quá trình là đẳng tích nên:
\({{{p_1}} \over {{T_1}}} = {{{p_2}} \over {{T_2}}} = > {T_2} = {T_1}{{{p_2}} \over {{p_1}}} = {{{T_1}} \over {{p_1}}}\left( {{{{F_{ms}}} \over S} + {p_1}} \right)\)
Thay số vào ta được :
\({T_2} = {{270} \over {9,{{8.10}^4}}}\left( {{{12} \over {2,{{5.10}^{ - 4}}}} + 9,{{8.10}^4}} \right) \approx 402K\)
Phải đun nóng tới nhiệt độ ít nhất là T2 = 402 K hoặc t2 = 129oC