Làm sao để có câu trả lời hay nhất?
4 giờ trước
4 giờ trước
Cách giải:
Dữ liệu đã cho:
Đường kính trong của bình là 20 cm, tức là bán kính
𝑟
=
20
2
=
10
r=
2
20
=10 cm = 0,1 m.
Trọng lượng nắp bình là 20 N.
Áp suất khí quyển là
𝑃
0
=
1
0
5
P
0
=10
5
N/m².
Nhiệt độ trong bình giảm từ 100°C xuống 20°C, tức là
𝑇
1
=
10
0
∘
𝐶
=
373
𝐾
T
1
=100
∘
C=373K và
𝑇
2
=
2
0
∘
𝐶
=
293
𝐾
T
2
=20
∘
C=293K.
Khối lượng khí trong bình không thay đổi.
Bước 1: Tính diện tích mặt đáy bình Diện tích mặt đáy bình là diện tích của một hình tròn có bán kính
𝑟
r:
𝐴
=
𝜋
𝑟
2
=
𝜋
×
(
0
,
1
)
2
=
0
,
0314
m
2
.
A=πr
2
=π×(0,1)
2
=0,0314m
2
.
Bước 2: Áp suất trong bình trước và sau khi giảm nhiệt độ Áp suất trong bình thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Áp suất trong bình có thể được tính bằng định lý của khí lý tưởng, với điều kiện thể tích không thay đổi. Áp suất tỉ lệ với nhiệt độ, theo công thức:
𝑃
1
𝑇
1
=
𝑃
2
𝑇
2
,
T
1
P
1
=
T
2
P
2
,
trong đó:
𝑃
1
P
1
là áp suất ban đầu trong bình.
𝑃
2
P
2
là áp suất sau khi giảm nhiệt độ.
𝑇
1
T
1
và
𝑇
2
T
2
là nhiệt độ tương ứng (theo Kelvin).
Do khí chưa có nắp, áp suất ban đầu trong bình
𝑃
1
P
1
bằng áp suất khí quyển
𝑃
0
P
0
, tức là:
𝑃
1
=
𝑃
0
=
1
0
5
N/m
2
.
P
1
=P
0
=10
5
N/m
2
.
Áp suất
𝑃
2
P
2
sau khi giảm nhiệt độ là:
𝑃
2
=
𝑃
1
×
𝑇
2
𝑇
1
=
1
0
5
×
293
373
≈
7.85
×
1
0
4
N/m
2
.
P
2
=P
1
×
T
1
T
2
=10
5
×
373
293
≈7.85×10
4
N/m
2
.
Bước 3: Tính lực cần thiết để mở nắp bình Lực cần thiết để mở nắp bình là chênh lệch áp suất giữa áp suất khí quyển và áp suất trong bình nhân với diện tích mặt đáy bình:
𝐹
=
(
𝑃
0
−
𝑃
2
)
×
𝐴
.
F=(P
0
−P
2
)×A.
Thay các giá trị vào:
𝐹
=
(
1
0
5
−
7.85
×
1
0
4
)
×
0.0314
≈
2.15
×
1
0
4
×
0.0314
≈
675.1
N
.
F=(10
5
−7.85×10
4
)×0.0314≈2.15×10
4
×0.0314≈675.1N.
Kết luận: Lực tối thiểu cần để mở nắp bình là khoảng 675 N.
Nếu bạn muốn hỏi bài tập
Các câu hỏi của bạn luôn được giải đáp dưới 10 phút
CÂU HỎI LIÊN QUAN
3 giờ trước
4 giờ trước
Top thành viên trả lời