Câu 4. Một bình hình trụ cách nhiệt được chia làm hai ngăn nhờ pittông cách nhiệt như hình vẽ. Bên trái bình chứa 1 mol khí N, bên phải chứa 1 mol khí He. Thể tích ngăn trái gấp đôi thể tích ngăn phải, bỏ qua ma sát.
a) Nhiệt độ ngăn phải cao gấp đôi ngăn trái.
b) Sau khi mở van thì động năng tịnh tiến trung bình của phân tử N giảm 25%, còn của các phân tử He tăng 50% so với động năng ban đầu của chúng.
c) Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử N lớn gấp hai lần động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử He.
d) Giả sử ở pittông có một van, ta mở van để thông khí hai bên với nhau. Sau khi mở van thì nội năng của toàn bộ khí trong bình không đổi.
Ta có mỗi bên chứa 1 mol khí, pittông cách nhiệt và bỏ qua ma sát, trạng thái ban đầu cân bằng nên
P trái = P phải
Theo phương trình khí lí tưởng
P = nRT / V
Vì n trái = n phải = 1 và V trái = 2 V phải nên
RT trái / (2V phải) = RT phải / V phải
⇒ T phải = T trái / 2
Vậy nhiệt độ ngăn phải bằng một nửa ngăn trái nên câu a sai
Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử tỉ lệ với nhiệt độ
Do đó ban đầu động năng trung bình của N lớn gấp đôi của He nên câu c đúng
Sau khi mở van, hệ cách nhiệt và không sinh công ra ngoài nên nội năng toàn bộ khí trong bình không đổi, câu d đúng
Vì nội năng bảo toàn nên nếu động năng trung bình của N giảm 25 phần trăm thì của He không thể tăng 50 phần trăm, câu b sai
Kết luận
a sai
b sai
c đúng
d đúng
