Phần I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn
Câu 1: Nhiệt nóng chảy riêng
Câu 2: Động năng trung bình của phân tử khí
Câu 3: Pha trộn nước nóng và nước lạnh
Câu 4: Áp suất khí theo thuyết động học phân tử
Câu 5: Định luật Boyle
Câu 6: Đặc điểm của chất khí
Câu 7: Lực tương tác giữa các phân tử
Câu 8: Đồ thị quá trình nhiệt động
Câu 9: Nội năng của vật
Câu 10: Bóng thám không
Câu 11: Quá trình đẳng tích
Câu 12: Nhiệt nóng chảy riêng
Câu 13: Thang nhiệt độ Celsius và Kelvin
Câu 14: Truyền nhiệt
Câu 15: Đồ thị định luật Boyle
Câu 16: Cân bằng nhiệt với nước đá
Câu 17: Quá trình làm muối
Câu 18: Mối quan hệ giữa tốc độ và nhiệt độ
Phần I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn
Câu 1: Nhiệt nóng chảy riêng
Đề bài: Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá ở 0°C là 3,3×10⁵ J/kg. Nhiệt lượng cần cung cấp để 30g nước đá tan chảy hoàn toàn ở 0°C bằng
Giải chi tiết:
Công thức tính nhiệt lượng cần thiết để nóng chảy: Q = mλ
Trong đó: m = 30g = 0,03kg, λ = 3,3×10⁵ J/kg
Thay số: Q = 0,03 × 3,3×10⁵ = 9,9×10³ J
Đáp án: B. 9,9×10³ J
Câu 2: Động năng trung bình của phân tử khí
Đề bài: Khi nhiệt độ của một lượng khí lí tưởng tăng từ 20,0°C lên 40,0°C thì động năng trung bình của các phân tử khí tăng thêm bao nhiêu phần trăm so với lúc đầu?
Giải chi tiết:
Động năng trung bình của phân tử khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối: Wd ~ T
T₁ = 20 + 273 = 293K, T₂ = 40 + 273 = 313K
Tỉ số: Wd₂/Wd₁ = T₂/T₁ = 313/293 ≈ 1,0683 = 106,83%
Tăng thêm: 106,83% – 100% = 6,83%
Đáp án: A. 6,83%
Câu 3: Pha trộn nước nóng và nước lạnh
Đề bài: Để pha sữa bột cho con, một người mẹ dùng nước ở 20°C và nước nóng ở 100°C pha thành 120g nước ở 50°C. Lượng nước nóng người mẹ đã dùng bằng
Giải chi tiết:
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: m₁c₁t₁ + m₂c₂t₂ = mct
Do cùng là nước nên c₁ = c₂ = c, ta có: m₁×20 + m₂×100 = 120×50
Và: m₁ + m₂ = 120
Giải hệ phương trình: m₁ = 75g, m₂ = 45g
Đáp án: D. 45g
Câu 4: Áp suất khí theo thuyết động học phân tử
Đề bài: Xét một khối khí xác định có áp suất p, thể tích V, số phân tử khí là N, khối lượng 1 phân tử khí là m, khối lượng riêng của chất khí là ρ, giá trị trung bình của bình phương tốc độ phân tử khí là v², mật độ phân tử khí là n. Áp suất của khí được xác định bởi biểu thức
Giải chi tiết:
Theo thuyết động học phân tử: p = (1/3)ρv²
Với ρ = Nm/V (khối lượng riêng)
Do đó: p = (1/3) × (Nm/V) × v² = (1/3)(Nmv²)/V
Đáp án: B. p = (1/3)(Nmv²)/V
Câu 5: Định luật Boyle
Đề bài: Hệ thức nào sau đây không thỏa mãn định luật Boyle?
Giải chi tiết:
Định luật Boyle: P₁V₁ = P₂V₂ hay PV = const (ở nhiệt độ không đổi)
Các hệ thức đúng: P₁/V₁ = P₂/V₂ (sai), PV = const (đúng), P₁V₁ = P₂V₂ (đúng)
Hệ thức P₁/V₂ = P₂/V₁ không tuân theo định luật Boyle
Đáp án: C. P₁/V₂ = P₂/V₁
Câu 6: Đặc điểm của chất khí
Đề bài: Đặc điểm nào sau đây không phải của chất khí?
Giải chi tiết:
Các đặc điểm của chất khí: nhiệt độ cao → phân tử chuyển động nhanh (đúng), lực tương tác yếu (đúng), chuyển động hỗn loạn (đúng)
Các phân tử khí sắp xếp không có trật tự, không như chất rắn
Đáp án: C. Các phân tử sắp xếp một cách có trật tự
Câu 7: Lực tương tác giữa các phân tử
Đề bài: Với cùng một chất, trong quá trình nào sau đây thì lực tương tác giữa các phan tử giảm nhiều nhất?
Giải chi tiết:
Thăng hoa: chuyển từ rắn → khí, bỏ qua pha lỏng
Đây là quá trình làm giảm lực tương tác nhiều nhất vì từ trạng thái có lực tương tác mạnh (rắn) chuyển thẳng sang trạng thái có lực tương tác yếu nhất (khí)
Đáp án: D. Thăng hoa
Câu 8: Đồ thị quá trình nhiệt động
Đề bài: Một khối khí ở trạng thái ban đầu có áp suất P₁ và nhiệt độ T₁ được đun nóng đẳng áp sao cho nhiệt độ tuyệt đối tăng gấp hai so với trạng thái đầu. Sau đó, khí được làm lạnh đẳng tích về nhiệt độ ban đầu
Giải chi tiết:
Quá trình 1: đẳng áp từ (P₁, T₁) → (P₁, 2T₁) – đường thẳng ngang
Quá trình 2: đẳng tích từ (P₁, 2T₁) → (P₁/2, T₁) – đường thẳng dốc
Đồ thị trong hệ tọa độ (P-T) sẽ là hình chữ L ngược
Đáp án: B. Hình 2
Câu 9: Nội năng của vật
Đề bài: Nội năng của một vật là
Giải chi tiết:
Nội năng là tổng động năng và thế năng của tất cả các phân tử cấu tạo nên vật
Không phải là động năng và thế năng của vật như một chỉnh thể
Không phải là nhiệt lượng hay công mà vật nhận được
Đáp án: C. tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Câu 10: Bóng thám không
Đề bài: Tính bán kính bóng thám không khi vừa bơm xong, biết các điều kiện cho trước
Giải chi tiết:
Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV/T = const
Trạng thái 1 (bơm): P₁ = 1,02×10⁵ Pa, T₁ = 300K, V₁ = (4/3)πR³
Trạng thái 2 (bay): P₂ = 0,3×10⁴ Pa, T₂ = 200K, V₂ = (4/3)π×10³
Từ P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂: (1,02×10⁵ × (4/3)πR³)/300 = (0,3×10⁴ × (4/3)π×10³)/200
Giải được: R ≈ 7,6m
Đáp án: A. 7,6m
Câu 11: Quá trình đẳng tích
Đề bài: Quá trình nào sau đây là đẳng tích?
Giải chi tiết:
Đẳng tích là quá trình thể tích không đổi
Khí được đun nóng trong một bình kín có thể tích không đổi
Các trường hợp khác đều có sự thay đổi thể tích
Đáp án: D. Khí được đun nóng trong một bình kín
Câu 12: Nhiệt nóng chảy riêng
Đề bài: Nhiệt nóng chảy riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp cho
Giải chi tiết:
Nhiệt nóng chảy riêng là nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg chất ở nhiệt độ nóng chảy
Phải ở đúng nhiệt độ nóng chảy, không phải nhiệt độ bất kỳ
Đáp án: B. một kilôgam chất đó nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy
Câu 13: Thang nhiệt độ Celsius và Kelvin
Đề bài: Hai nhiệt độ được lấy làm mốc trong thang Celsius: 0°C là nhiệt độ đóng băng và 100°C là nhiệt độ sôi của nước tinh khiết ở áp suất tiêu chuẩn. Trong thang Kelvin thì hai mốc nhiệt độ trên chênh lệch nhau
Giải chi tiết:
Độ chênh lệch nhiệt độ trong thang Kelvin bằng độ chênh lệch trong thang Celsius
ΔT(K) = Δt(°C) = 100°C = 100K
Đáp án: B. 100K
Câu 14: Truyền nhiệt
Đề bài: Khi cho hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau, cho rằng chỉ có sự truyền nhiệt giữa hai vật thì
Giải chi tiết:
Nhiệt lượng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn
Quá trình dừng lại khi hai vật đạt cân bằng nhiệt (cùng nhiệt độ)
Không phụ thuộc vào khối lượng hay kích thước
Đáp án: B. quá trình truyền nhiệt dừng lại khi nhiệt độ hai vật cân bằng
Câu 15: Đồ thị định luật Boyle
Đề bài: Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng định luật Boyle với cùng một lượng khí xác định ở hai nhiệt độ khác nhau với T₂ lớn hơn T₁?
Giải chi tiết:
Định luật Boyle: PV = nRT = const tại nhiệt độ không đổi
Ở nhiệt độ cao hơn (T₂), đường hyperbol sẽ ở vị trí cao hơn
Đồ thị là các đường hyperbol với T₂ lớn hơn T₁
Đáp án: D
Câu 16: Cân bằng nhiệt với nước đá
Đề bài: Để có một cốc nước trà giải khát, người ta bỏ 200g nước đá ở 0°C vào một cốc chứa 200g nước trà ở 60°C
Giải chi tiết:
Nhiệt lượng nước trà có thể tỏa ra khi giảm xuống 0°C: Q = mct = 0,2 × 4200 × 60 = 50400J
Nhiệt lượng cần để tan hoàn toàn nước đá: Qλ = mλ = 0,2 × 3,36×10⁵ = 67200J
Vì Q nhỏ hơn Qλ nên nước đá không tan hết, nhiệt độ cân bằng là 0°C
Khối lượng nước đá tan: m’ = Q/λ = 50400/(3,36×10⁵) = 0,15kg = 150g
Khối lượng nước đá còn lại: 200 – 150 = 50g
Đáp án: D. còn 50g nước đá
Câu 17: Quá trình làm muối
Đề bài: Trong quy trình làm muối thủ công truyền thống tại xã Bạch Long, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định, sự hình thành muối hạt liên quan trực tiếp tới hiện tượng
Giải chi tiết:
Nước mặn được đổ ra nền sân, dưới tác dụng của nhiệt độ cao, nước bay hơi
Muối kết tinh lại thành các hạt muối
Đây là hiện tượng bay hơi của nước
Đáp án: A. bay hơi
Câu 18: Mối quan hệ giữa tốc độ và nhiệt độ
Đề bài: Khi trung bình của các bình phương tốc độ của phân tử khí tăng gấp 2 lần thì nhiệt độ tuyệt đối của khối khí sẽ
Giải chi tiết:
Theo thuyết động học phân tử: v² = 3RT/M
Khi v² tăng gấp 2 lần thì T cũng tăng gấp 2 lần
Đáp án: C. tăng 2 lần
Phần II. Câu trắc nghiệm đúng sai
Câu 1: Quá trình nung nóng chất với công suất không đổi
Câu 2: So sánh hai khí oxygen và neon
Câu 3: Thí nghiệm khảo sát áp suất theo nhiệt độ
Câu 4: Thí nghiệm xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước
Phần II. Câu trắc nghiệm đúng sai
Câu 1: Quá trình nung nóng chất với công suất không đổi
Đề bài: Một vật đơn chất từ trạng thái rắn, được cung cấp nhiệt với công suất không đổi. Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ (°C) của khối chất theo thời gian t (phút). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường.
a) Nhiệt độ sôi của chất bằng -10°C
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
Từ đồ thị, ta thấy chất bắt đầu ở trạng thái rắn với nhiệt độ thấp
Nhiệt độ nóng chảy là -10°C (đoạn nằm ngang đầu tiên)
Nhiệt độ sôi là 30°C (đoạn nằm ngang thứ hai trên đồ thị)
Do đó, nhiệt độ sôi không phải là -10°C mà là 30°C
b) Thời gian khối chất nóng chảy là 12 phút
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Quá trình nóng chảy xảy ra ở nhiệt độ không đổi (-10°C)
Từ đồ thị, ta thấy đoạn nằm ngang từ phút thứ 1 đến phút thứ 13
Thời gian nóng chảy = 13 – 1 = 12 phút
c) Gọi nhiệt dung riêng của chất ở thể rắn, lỏng lần lượt là cr và cl, thì cl = 11cr
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
Với công suất không đổi P: PΔt = mcΔT
Từ đồ thị: Δt₁/Δt₂ = (cr·ΔT₂)/(cl·ΔT₁)
Δt₁ = 1 phút (nung rắn), ΔT₁ = 10°C
Δt₂ = 24 – 13 = 11 phút (nung lỏng), ΔT₂ = 40°C
Tỉ số: 1/11 = (cr × 40)/(cl × 10) ⟹ cl ≈ 2,75cr ≠ 11cr
d) Chênh lệch giữa nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi bằng 40 K
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Nhiệt độ nóng chảy: -10°C
Nhiệt độ sôi: 30°C
Chênh lệch: 30 – (-10) = 40°C = 40K
(Độ chênh lệch nhiệt độ trong thang Celsius bằng trong thang Kelvin)
Câu 2: So sánh hai khí oxygen và neon
Đề bài: Hai bình có cùng thể tích đang chứa khí: bình A chứa khí oxygen (O₂) có khối lượng mol nguyên tử là 16g/mol và bình B chứa khí neon (Ne) có khối lượng mol nguyên tử là 20 g/mol. Ban đầu nhiệt độ và áp suất khí trong hai bình là như nhau.
a) Các phân tử khí ở hai bình chuyển động hỗn loạn, không ngừng
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Đây là tính chất cơ bản của chất khí theo thuyết động học phân tử
Các phân tử khí luôn chuyển động Brown không ngừng và hỗn loạn
Điều này đúng cho mọi loại khí ở nhiệt độ bất kỳ
b) Số phân tử trong bình B nhỏ hơn số phân tử trong bình A
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
Từ phương trình trạng thái: pV = nRT
Vì p, V, T giống nhau nên số mol n giống nhau: nA = nB
Số phân tử: N = n × NA (NA là số Avogadro)
Do đó số phân tử trong hai bình bằng nhau: NA = NB
c) Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử ở hai bình có giá trị bằng nhau
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Động năng tịnh tiến trung bình: Wđ = (3/2)kT
Vì nhiệt độ T của hai bình bằng nhau
Nên động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử ở hai bình bằng nhau
Điều này không phụ thuộc vào khối lượng phân tử
d) Khối lượng khí ở bình B lớn hơn ở bình A
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
MA(O₂) = 16 × 2 = 32 g/mol, MB(Ne) = 20 g/mol
Khối lượng: m = n × M
Vì nA = nB và MA > MB nên mA > mB
Do đó khối lượng khí ở bình A lớn hơn bình B
Câu 3: Thí nghiệm khảo sát áp suất theo nhiệt độ
Đề bài: Một học sinh tiến hành thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của áp suất p theo nhiệt độ tuyệt đối T. Bình thủy tinh hình cầu có nút kín, bên trong có chứa 1 lít khí được nối thông với áp kế qua một ống nhỏ.
a) Quá trình biến đổi trạng thái khí trong bình là quá trình đẳng tích
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Bình thủy tinh kín với nút kín nên thể tích không đổi
Chỉ thay đổi nhiệt độ bằng cách đun nóng nước bên ngoài
Đây chính là định nghĩa của quá trình đẳng tích (V = const)
b) Động năng trung bình của các phân tử khí tại lần đo thứ (3) lớn hơn gấp 2 lần động năng trung bình các phân tử khí tại lần đo thứ (1)
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
Từ bảng số liệu: T₁ = 28 + 273 = 301K, T₃ = 58 + 273 = 331K
Động năng trung bình tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối: Wđ ∝ T
Tỉ số: Wđ₃/Wđ₁ = T₃/T₁ = 331/301 ≈ 1,1
Chỉ tăng 1,1 lần chứ không phải 2 lần
c) Tỉ số p/T (Pa/K) có giá trị trung bình được làm tròn đến chữ số hàng đơn vị là 332
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Tính p/T cho từng lần đo và lấy trung bình
Từ bảng số liệu, tính được giá trị trung bình ≈ 332 Pa/K
Điều này phù hợp với định luật Gay-Lussac: p/T = const
d) Lượng khí đã dùng trong thí nghiệm được làm tròn đến chữ số hàng phần trăm là 0,12 mol
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
Từ pV = nRT: n = pV/(RT)
Sử dụng p/T = 332 Pa/K, V = 10⁻³ m³
n = (332 × 10⁻³)/(8,31) ≈ 0,04 mol
Không phải 0,12 mol như đề bài
Câu 4: Thí nghiệm xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước
Đề bài: Một nhóm học sinh làm thí nghiệm để xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước bằng cách nối oát kế với ấm siêu tốc, đặt trên cân điện tử.
a) Công suất trung bình của ấm điện bằng 1000 W
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Từ bảng số liệu: P₁ = 1003W, P₂ = 997W, P₃ = 1001W, P₄ = 999W
Công suất trung bình: P̄ = (1003 + 997 + 1001 + 999)/4 = 1000W
b) Lượng hơi nước thoát ra trong 3 phút khảo sát bằng 540 g
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Khối lượng ban đầu: 2500g
Khối lượng cuối: 1960g
Lượng hơi nước thoát ra: Δm = 2500 – 1960 = 540g
c) Trong khoảng thời gian nước sôi, nhiệt độ của nước liên tục tăng
Đáp án: SAI
Giải thích chi tiết:
Khi nước sôi ở áp suất không đổi, nhiệt độ không thay đổi
Nhiệt lượng cung cấp chỉ để chuyển pha từ lỏng sang hơi
Nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện tiêu chuẩn là 100°C và không đổi
d) Nhiệt hóa hơi riêng của nước trong thí nghiệm bằng 3,3×10⁶ J/kg
Đáp án: ĐÚNG
Giải thích chi tiết:
Nhiệt lượng cung cấp trong 3 phút: Q = P×t = 1000 × 3 × 60 = 180000J
Khối lượng hơi nước: Δm = 0,54kg
Nhiệt hóa hơi riêng: L = Q/Δm = 180000/0,54 ≈ 3,3×10⁶ J/kg
(Lưu ý: Giá trị này cao hơn giá trị thực tế do sai số thí nghiệm)
Phần III. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn
Câu 1: Nhiệt hóa hơi riêng của nước
Câu 2: Hệ thống hai khí trong xilanh
Câu 3: Quá trình biến đổi trạng thái khí He
Câu 4: Nguyên lý I nhiệt động lực học
Câu 5: Bài toán trao đổi nhiệt phức tạp
Câu 6: Quá trình đẳng nhiệt
Phần III. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn
Câu 1: Nhiệt hóa hơi riêng của nước
Đề bài: Cho nhiệt hóa hơi riêng của nước bằng 2,26×10⁶ J/kg, nhiệt dung riêng của nước bằng 4200 J/(kg.K). Nhiệt lượng tỏa ra khi 1 kg hơi nước ngưng tụ đủ để đun sôi bao nhiêu kilôgam nước từ 20°C (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?
Giải chi tiết:
Bước 1: Tính nhiệt lượng tỏa ra khi 1 kg hơi nước ngưng tụ
Khi hơi nước ngưng tụ, nó tỏa ra một lượng nhiệt bằng nhiệt hóa hơi riêng
Nhiệt lượng tỏa ra: Q = m × L = 1 × 2,26×10⁶ = 2,26×10⁶ J
Bước 2: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi m kg nước từ 20°C đến 100°C
Công thức: Q = m × c × Δt
Với Δt = 100 – 20 = 80°C = 80K
Q = m × 4200 × 80 = 336000m J
Bước 3: Áp dụng điều kiện cân bằng nhiệt
Nhiệt lượng tỏa ra = Nhiệt lượng thu vào
2,26×10⁶ = 336000m
m = 2,26×10⁶ ÷ 336000 ≈ 6,7 kg
Đáp án: 6,7 kg
Câu 2: Hệ thống hai khí trong xilanh
Đề bài: Trong một xilanh nằm ngang, kín hai đầu, có một pit-tông cách nhiệt có thể di chuyển không ma sát. Phần bên trái xilanh chứa khí He, phần bên phải chứa khí H₂ với cùng khối lượng, cùng nhiệt độ 27°C. Sau đó, nung nóng phần chứa khí He lên tới t(°C) làm pit-tông dịch chuyển đến chính giữa của xilanh. Coi rằng sự thay đổi nhiệt của khí H₂ là không đáng kể. Giá trị của t là bao nhiêu?
Giải chi tiết:
Bước 1: Xác định điều kiện ban đầu
Nhiệt độ ban đầu: T₀ = 27 + 273 = 300K
Cùng khối lượng, cùng nhiệt độ, cùng áp suất
Khối lượng mol: M(He) = 4 g/mol, M(H₂) = 2 g/mol
Bước 2: Phân tích quá trình
Khi pit-tông ở chính giữa xilanh: V(He) = V(H₂)
Áp suất hai phần bằng nhau: p(He) = p(H₂)
H₂ không thay đổi nhiệt độ: T(H₂) = 300K
Bước 3: Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng
Từ pV = nRT, với cùng p và V: n(He)/T(He) = n(H₂)/T(H₂)
Với cùng khối lượng m: n = m/M
Do đó: (m/M(He))/T(He) = (m/M(H₂))/T(H₂)
1/(4×T(He)) = 1/(2×300)
T(He) = 4×300/2 = 600K
Bước 4: Chuyển đổi về độ C
t = T(He) – 273 = 600 – 273 = 327°C
Đáp án: 327°C
Câu 3: Quá trình biến đổi trạng thái khí He
Đề bài: Một lượng khí He chứa trong một xilanh đậy kín bởi một pit-tông biến đổi chậm từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) theo đồ thị. Biết rằng ở trạng thái (1) khí có thể tích 30 lít và áp suất 5 atm, ở trạng thái (2) khí có thể tích là 10 lít và áp suất 15 atm. Tỉ số giữa động năng trung bình cực đại và cực tiểu của các phân tử khí trong quá trình trên là bao nhiêu?
Giải chi tiết:
Bước 1: Xác định phương trình đường thẳng trên đồ thị p-V
Đường thẳng đi qua hai điểm (30, 5) và (10, 15)
Phương trình: p = aV + b
Thay tọa độ: 5 = a×30 + b và 15 = a×10 + b
Giải hệ: a = -0,5 và b = 20
Phương trình: p = -0,5V + 20
Bước 2: Tìm giá trị cực trị của pV
Động năng trung bình tỉ lệ với nhiệt độ T, mà pV ∝ T
pV = (-0,5V + 20)V = -0,5V² + 20V
Đạo hàm: d(pV)/dV = -V + 20 = 0 ⟹ V = 20 lít
Bước 3: Tính các giá trị pV
Tại V = 20 lít: (pV)max = -0,5×20² + 20×20 = 200
Tại V = 30 lít: pV = 5×30 = 150
Tại V = 10 lít: pV = 15×10 = 150
Do đó: (pV)min = 150
Bước 4: Tính tỉ số động năng
Tỉ số: Wđ(max)/Wđ(min) = (pV)max/(pV)min = 200/150 = 4/3 ≈ 1,3
Đáp án: 1,3
Câu 4: Nguyên lý I nhiệt động lực học
Đề bài: Một khối khí trong một xilanh nhận một nhiệt lượng 100 kJ, khối khí dãn nở thực hiện một công bằng 60 kJ đẩy pit-tông dịch chuyển. Độ biến thiên nội năng của khối khí trong quá trình trên bằng bao nhiêu kJ?
Giải chi tiết:
Bước 1: Xác định các đại lượng đã cho
Nhiệt lượng khí nhận được: Q = +100 kJ (dương vì nhận nhiệt)
Công khí thực hiện: A = +60 kJ (dương vì khí thực hiện công)
Bước 2: Áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học
Công thức: ΔU = Q – A
Trong đó:
ΔU: độ biến thiên nội năng
Q: nhiệt lượng hệ nhận được
A: công hệ thực hiện
Bước 3: Tính toán
ΔU = Q – A = 100 – 60 = 40 kJ
Đáp án: 40 kJ
Câu 5: Bài toán trao đổi nhiệt phức tạp
Đề bài: Nhiệt lượng kế A chứa 1 lít nước ở 60°C, nhiệt lượng kế B chứa 0,4 lít nước ở 20°C. Người ta đổ V lít nước từ nhiệt lượng kế A sang nhiệt lượng kế B, nhiệt độ nước trong nhiệt kế B khi có cân bằng nhiệt là t(°C). Tiếp đó người ta đổ lại V lít nước từ nhiệt lượng kế B sang nhiệt lượng kế A, thì khi cân bằng nhiệt nhiệt độ của nước trong nhiệt kế A bằng 56,8°C. Xác định giá trị của t?
Giải chi tiết:
Bước 1: Thiết lập phương trình cho lần đổ thứ nhất
A → B: V lít nước ở 60°C đổ vào 0,4 lít nước ở 20°C
Cân bằng nhiệt: Vc(60 – t) = 0,4c(t – 20)
Rút gọn: V(60 – t) = 0,4(t – 20) … (1)
Bước 2: Thiết lập phương trình cho lần đổ thứ hai
B → A: V lít nước ở t°C đổ vào (1-V) lít nước ở 60°C
Nhiệt độ cân bằng cuối cùng của A là 56,8°C
Cân bằng nhiệt: Vc(56,8 – t) = (1-V)c(60 – 56,8)
Rút gọn: V(56,8 – t) = (1-V) × 3,2 … (2)
Bước 3: Giải hệ phương trình
Từ phương trình (1): V = 0,4(t – 20)/(60 – t)
Thay vào phương trình (2):
[0,4(t – 20)/(60 – t)] × (56,8 – t) = [1 – 0,4(t – 20)/(60 – t)] × 3,2
Bước 4: Giải phương trình
Sau khi rút gọn và giải: t = 28°C
Đáp án: 28°C
Câu 6: Quá trình đẳng nhiệt
Đề bài: Một khối khí ban đầu có thể tích 5 lít ở áp suất 2 atm. Nén đẳng nhiệt khối khí làm áp suất của khí thay đổi một lượng là 0,5 atm, thể tích của khối khí khi đó là bao nhiêu lít?
Giải chi tiết:
Bước 1: Xác định trạng thái ban đầu và cuối
Trạng thái ban đầu: V₁ = 5 lít, p₁ = 2 atm
Quá trình nén ⟹ thể tích giảm ⟹ áp suất tăng
Áp suất cuối: p₂ = p₁ + Δp = 2 + 0,5 = 2,5 atm
Bước 2: Áp dụng định luật Boyle (quá trình đẳng nhiệt)
Công thức: p₁V₁ = p₂V₂
Thay số: 2 × 5 = 2,5 × V₂
10 = 2,5V₂
Bước 3: Tính thể tích cuối
V₂ = 10 ÷ 2,5 = 4 lít
Đáp án: 4 lít
TÀI LIỆU LIÊN QUAN
 |  |
 |  |
 |  |
 |  |
 |  |