Một nhiệt kế khí đặc biệt làm bằng hai bầu chứa khí mỗi bầu đặt trong một bầu nước.

Câu hỏi số 804305:

Vận dụng

Một nhiệt kế khí đặc biệt làm bằng hai bầu chứa khí mỗi bầu đặt trong một bầu nước. Hiệu áp suất giữa hai bầu được đo bằng áp kế thủy ngân như hình vẽ.

Những bình chứa thích hợp, không vẽ trên hình, giữ thể tích khí trong hai bầu không đổi.

a) Với mục đích làm nhiệt kế khí thể tích không đổi tiêu chuẩn thì liệu có chất khí này tốt hơn chất khí kia không? Tính chất nào của chất khí là cần thiết cho mục đích đó?

b) Khi cả hai bầu đều chứa nước đá đang tan, mực thuỷ ngân ở hai nhánh ngang bằng nhau. Chênh lệch mực thuỷ ngân là 120 mmHg khi một bồn chứa nước đá đang tan, còn bồn kia chứa nước đang sôi $\left( {100\,\,^{0}C} \right)$. Chênh lệch mực thuỷ ngân là 90 mmHg khi một bồn chứa nước đá đang tan còn bồn kia chứa nước ở nhiệt độ muốn đo. Hỏi nhiệt độ muốn đo là bao nhiêu ${}^{0}C$?

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:804305

Phương pháp giải

a) Nhiệt kế khí hoạt động dựa trên các định luật của chất khí lí tưởng.

b) Phương trình đẳng tích: $\dfrac{p}{T} = const$

Giải chi tiết

a) Nhiệt kế khí hoạt động dựa trên các định luật của chất khí lí tưởng → để làm nhiệt kế khí cần sử dụng khí lí tưởng.

Mặt khác, để đo được nhiệt độ thấp, chất khí chứa trong bầu phải có nhiệt độ sôi thấp để chất khí tránh hoá lỏng ở nhiệt độ đo

Vậy để làm nhiệt kế khí, sử dụng một số chất khí có tính chất đặc biệt tốt hơn những chất khí còn lại.

Chất khí cần thiết có tính chất:

- Chất khí có phân tử nhỏ (coi là chất điểm).

- Các phân tử khí chỉ tương tác với nhau khi va chạm.

- Nhiệt độ sôi thấp.

- Không phản ứng với vật liệu bình.

b) + Khi hai bồn đều chứa nước đá đang tan, mực thuỷ ngân ở hai nhánh bằng nhau, nên:

$p_{01} = p_{02}\,\,(1)$

+ Khi bồn thứ nhất chứa nước đá đang tan (273 K), bồn thứ hai chứa nước đang sôi (373 K), độ chênh lệch mực thuỷ ngân ở hai nhánh là:

$p_{2} - p_{1} = 120\,\,\left( {mmHg} \right)$

Áp dụng phương trình đẳng tích cho lượng khí được chứa trong hai bầu, ta có:

$\begin{array}{l} {\dfrac{p_{1}}{T_{1}} = \dfrac{p_{01}}{T_{0}}\,\,(2)} \\ {\dfrac{p_{2}}{T_{2}} = \dfrac{p_{02}}{T_{0}}\,\,(3)} \end{array}$

Từ (1), (2), (3) ta có:

$\dfrac{p_{01}}{T_{0}} = \dfrac{p_{2}}{T_{2}} = \dfrac{p_{1}}{T_{1}} = \dfrac{p_{2} - p_{1}}{T_{2} - T_{1}} = \dfrac{120}{100} = 1,2\,\,(*)$

+ Khi bồn thứ nhất chứa nước đá đang tan, bồn thứ hai chứa nước ở nhiệt độ T, độ chênh lệch mực thuỷ ngân ở hai nhánh là:

$p_{2}' - p_{1}' = 90\,\,\left( {mmHg} \right)$

Áp dụng phương trình đẳng tích cho lượng khí chứa trong hai bầu, ta có:

$\begin{array}{l} {\dfrac{p_{1}'}{T_{1}} = \dfrac{p_{01}}{T_{0}}\,\,(4)} \\ {\dfrac{p_{2}'}{T} = \dfrac{p_{02}}{T_{0}}\,\,(5)} \end{array}$

Từ (1), (4), (5) ta có:

$\dfrac{p_{01}}{T_{0}} = \dfrac{p_{2}'}{T} = \dfrac{p_{1}'}{T_{1}} = \dfrac{p_{2}' - p_{1}'}{T - T_{1}} = \dfrac{90}{T - T_{1}}\,\,\left( {**} \right)$

Từ (*) và (**) ta có:

$\left. 1,2 = \dfrac{90}{T - T_{1}}\Rightarrow 1,2 = \dfrac{90}{T - 273} = \dfrac{90}{t}\Rightarrow t = 75\,\,^{0}C \right.$

Vậy nhiệt độ muốn đo bằng $75\,\,^{0}C$.

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.