Tel: 024.7300.7989 - Phone: 1800.6947 (Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)

Thi thử toàn quốc TN THPT và ĐGNL Hà Nội Ngày 11-12/04/2026
 ↪ TN THPT - Trạm 5 (Free) ↪ ĐGNL Hà Nội (HSA) - Trạm 5
Giỏ hàng của tôi
Trang chủ
Luyện thi đại học môn lí

Một ống hình trụ thẳng đứng có thể tích V, bên trong có một piston

Câu hỏi số 952845:
Vận dụng

Một ống hình trụ thẳng đứng có thể tích V, bên trong có một piston nhẹ có thể chuyển động không ma sát. Lúc đầu piston nằm ở chính giữa ống hình trụ và ở phía dưới piston có một lượng khí helium ở nhiệt độ $T_{0}$. Đun nóng từ từ cho đến lúc khí helium đạt nhiệt độ $3T_{0}$. Ở phía trên ống hình trụ có hai mấu để piston không bật ra khỏi ống. Cho biết áp suất khí quyển là $P_{0}$ và nội năng của khí helium được tính bằng công thức $U = \dfrac{3}{2}nRT$ (trong đó $n$ là số mol khí, $R$ là hằng số khí lí tưởng, $T$ là nhiệt độ tuyệt đối của khí).

Đúng Sai
a) Có thể áp dụng định luật Charles với khí helium trong ống hình trụ trong quá trình piston di chuyển từ vị trí ban đầu cho đến trước khi piston chạm mấu.
b) Kể từ khi piston dừng lại ở mấu, tiếp tục tăng nhiệt độ cho đến lúc khí helium đạt nhiệt độ $3T_{0}$ thì quá trình biến đổi trạng thái của khí helium khi đó là quá trình đẳng tích.
c) Trong quá trình đun nóng từ từ khí helium từ nhiệt độ $T_{0}$ đến nhiệt độ $3T_{0}$, khí helium đã nhận nhiệt lượng là $2P_{0}V$.
d) Áp suất của khí helium trong ống luôn bằng áp suất khí quyển trong suốt quá trình tăng nhiệt độ.

Đáp án đúng là: Đ; Đ; Đ; S

Quảng cáo

Xem lời giải
Câu hỏi:952845
Phương pháp giải

+ Áp dụng các định luật về khí lí tưởng cho từng giai đoạn của quá trình biến đổi trạng thái.

+ Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng $pV = nRT$.

+ Áp dụng nguyên lí I nhiệt động lực học $Q = \Delta U + A$ (trong đó $A$ là công do khối khí thực hiện). Công do khí thực hiện ở quá trình đẳng áp được tính theo công thức:

$A = p(V_{2} - V_{1})$.

Giải chi tiết

- Trạng thái 1 (ban đầu):

+ Piston nhẹ và có thể chuyển động tự do, nằm cân bằng với áp suất khí quyển nên áp suất của khí trong xi lanh là $p_{1} = P_{0}$.

+ Thể tích khối khí là $V_{1} = \dfrac{V}{2}$, nhiệt độ là $T_{1} = T_{0}$.

Từ phương trình trạng thái: $\left. P_{0}\dfrac{V}{2} = nRT_{0}\Rightarrow nR = \dfrac{P_{0}V}{2T_{0}} \right.$

- Quá trình 1 sang 2 (từ trạng thái ban đầu đến khi piston vừa chạm mấu):

Khi được đun nóng, khí giãn nở và đẩy piston đi lên. Do piston chuyển động không ma sát và thông với khí quyển, áp suất khối khí được duy trì cân bằng với áp suất khí quyển, tức là $p_{2} = p_{1} = P_{0}$. Đây là quá trình giãn nở đẳng áp $\Rightarrow$ tuân theo định luật Charles.

$\Rightarrow$ a đúng.

- Khi piston chạm mấu, thể tích khối khí đạt giá trị $V_{2} = V$.

Áp dụng định luật Charles: $\left. \dfrac{V_{1}}{T_{1}} = \dfrac{V_{2}}{T_{2}}\Rightarrow\dfrac{\dfrac{V}{2}}{T_{0}} = \dfrac{V}{T_{2}}\Rightarrow T_{2} = 2T_{0} \right.$

Công khối khí sinh ra để đẩy piston trong quá trình đẳng áp này là:

$A = p_{1}\left( {V_{2} - V_{1}} \right) = p_{0}\left( {V - \dfrac{V}{2}} \right) = 0,5P_{0}V$.

- Quá trình 2 sang 3 (từ khi chạm mấu đến khi nhiệt độ đạt $3T_{0}$):

Piston bị kẹp lại ở mấu không thể di chuyển thêm nên thể tích khối khí được giữ không đổi, $V_{3} = V_{2} = V$. Do đó, quá trình đun nóng tiếp theo là quá trình đẳng tích.

$\Rightarrow$ b đúng.

- Nhiệt độ cuối cùng là $T_{3} = 3T_{0}$.

Trong quá trình đẳng tích này, nhiệt độ tăng làm áp suất khí cũng tăng theo. Áp suất lúc này sẽ lớn hơn áp suất khí quyển. Vì vậy, áp suất của khí không phải luôn bằng áp suất khí quyển trong suốt toàn bộ quá trình đun nóng.

$\Rightarrow$ d sai.

- Xét toàn bộ quá trình đun nóng từ nhiệt độ $T_{0}$ đến $3T_{0}$:

Độ biến thiên nội năng của khối khí là: $\Delta U = U_{3} - U_{1} = \dfrac{3}{2}nR(T_{3} - T_{1})$

$\left. \Rightarrow\Delta U = \dfrac{3}{2}.\dfrac{P_{0}V}{2T_{0}}.\left( {3T_{0} - T_{0}} \right) = \dfrac{3}{2}.\dfrac{P_{0}V}{2T_{0}}.2T_{0} = 1,5P_{0}V \right.$

Khối lượng khí chỉ sinh công trong giai đoạn giãn nở đẳng áp ban đầu, do đó tổng công khối khí thực hiện là $A = 0,5P_{0}V$.

Theo nguyên lí I nhiệt động lực học, nhiệt lượng mà khối helium đã nhận được là:

$Q = \Delta U + A = 1,5P_{0}V + 0,5P_{0}V = 2P_{0}V$

$\Rightarrow$ c đúng.

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; Đ; S

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.

Hỗ trợ - Hướng dẫn

  • 024.7300.7989
  • 1800.6947 free

(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com

Đăng ký nhận tư vấn