Máy bơm nạp \(0,035{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\) khí helium ở áp suất \(2,6 \cdot {10^6}{\rm{\;Pa}}\) và nhiệt độ \({25^ \circ }{\rm{C}}\) từ bình chứa vào bóng thám không. Giả sử áp suất khí helium trong bóng thám không sau khi bơm là \(1,{0.10^5}{\rm{\;Pa}}\) và nhiệt độ của nó bằng với nhiệt độ của khí trong bình chứa.
a. Để bóng thám không bay lên cao, khí helium được bơm vào bóng thám không vì nó có khối lượng riêng nhỏ hơn so với không khí.
b. Thể tích của bóng thám không sau khi bơm là \(1,2{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}.\)
c. Càng lên cao, nhiệt độ và áp suất không khí càng giảm. Vì thế, càng bay lên cao thì quả bóng thám không càng phình to lên.
d. Giả sử khi bay đến một độ cao nhất định, nhiệt độ khí trong bóng thám không giảm còn \( - {2^ \circ }{\rm{C}}\) và áp suất giảm còn \(3,55 \cdot {10^4}{\rm{\;Pa}}\). Khi đó, thể tích của quả bóng thám không tăng lên đến xấp xỉ \(2,33{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}.\)
a. Để bóng thám không bay lên cao, khí helium được bơm vào bóng thám không vì nó có khối lượng riêng nhỏ hơn so với không khí.
b. Thể tích của bóng thám không sau khi bơm là \(1,2{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}.\)
c. Càng lên cao, nhiệt độ và áp suất không khí càng giảm. Vì thế, càng bay lên cao thì quả bóng thám không càng phình to lên.
d. Giả sử khi bay đến một độ cao nhất định, nhiệt độ khí trong bóng thám không giảm còn \( - {2^ \circ }{\rm{C}}\) và áp suất giảm còn \(3,55 \cdot {10^4}{\rm{\;Pa}}\). Khi đó, thể tích của quả bóng thám không tăng lên đến xấp xỉ \(2,33{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}.\)
a) Giải thích dựa trên lực đẩy Archimedes: Khí helium nhẹ hơn không khí, vì vậy nó tạo ra lực nâng đủ lớn để bóng thám không bay lên.
b) Áp dụng định luật Boyle và Charles, với nhiệt độ không đổi
c) Khi lên cao, áp suất không khí giảm, dẫn đến thể tích tăng do PV=nRT. Vì nhiệt độ có thể thay đổi, cần xét cả yếu tố áp suất và nhiệt độ.
d) Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng cho sự thay đổi nhiệt độ và áp suất
a. Bơm khí hydrogen giúp bóng thám không nhẹ hơn không khí xung quanh và tạo ra lực nâng để nó có thể bay lên cao.
b. Nhiệt độ khối khí không đổi, áp dụng định luật Boyle.
\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow 2,6 \cdot {10^6} \cdot 0,035 = 1,0 \cdot {10^5} \cdot {V_2} \Rightarrow {V_2} = 0,91\,\,{m^3}.\)
c. Ta có \(p.V = nRT\) vì \(V \sim T\) và \(\,V \sim \frac{1}{p}\) nên thể tích bóng thám không không tăng.
d. Ta có \(\frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{p_2^/V_2^/}}{{T_2^/}} \Leftrightarrow \frac{{1,0 \cdot {{10}^5}.0,91}}{{25 + 273}} = \frac{{3,55 \cdot {{10}^{ - 4}}V_2^/}}{{ - 2 + 273}} \to V_2^/ \approx 2,33{\rm{ }}{m^3}.\)
Danh sách bình luận