Bài 29. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ốt

Ban đầu, chiều dài không khí hai bên cột thủy ngân là: (100 - 20) / 2 = 40cm.

Khi dựng đứng ống thủy tinh, cột thủy ngân dịch xuống 1 đoạn x(cm), khi đó:

- Chiều dài cột không khí ở trên: 40 + x,

- Chiều dài cột không khí ở dưới là: 40 - x

Áp suất ở trên là P1, ở dưới là P2  thì: P2 = P1 + 20 (tính theo cmHg)

Mặt khác, quá trình đẳng nhiệt ta có:

\(\dfrac{P_1}{P_0}=\dfrac{V_0}{V_1}=\dfrac{40}{40+x}\)\(\Rightarrow P_1=\dfrac{40}{40+x}P_0\)(1)

\(\dfrac{P_2}{P_0}=\dfrac{V_0}{V_2}=\dfrac{40}{40-x}\)\(\Rightarrow P_2=\dfrac{40}{40-x}P_0\)(2)

Suy ra: \(P_2-P_1=P_0(\dfrac{40}{40-x}-\dfrac{40}{40+x})=P_0.40.\dfrac{2x}{40^2-x^2}\)

\(\Rightarrow 20=50.40.\dfrac{2x}{40^2-x^2}\)

\(\Rightarrow x = 7,7cm\)

Thay vào (1) và (2) ta sẽ tìm đc P1 và P2

@Trần Hoàng Sơn bạn ơi vì sao P2 ở duới nên P2= P1 + 20 mà không phải P2=P1 -20 à bạn

@Duyên Lê Câu này mình làm lâu quá rồi, bạn chịu khó xem lại nhé. Chỉ là mấy quá trình đẳng nhiệt thôi mà.

Quá trình đẳng nhiệt: \(P_1V_1=P_2V_2\Rightarrow P_2=\dfrac{P_1V_1}{V_2}=\dfrac{2.10^5.150}{100}=3.10^5 \,Pa\)

+Ta có 2,5 lít = 2,5 dm³ = 2,5.10^-3 (m³). Đó là thể tích lúc sau. 
+Còn thể tích lúc đầu là đây, bạn có mỗi lần bơm là 125 (cm³), thì sau 45 lần bơm, ta được 5625 cm³ = 5.625.10^-3 (m3); 5.625.10^-3 đó là thể tích lúc đầu đó bạn, tại sao ? Tại vì nếu thể tích bình lúc đầu là 2,5 lít thì nếu ta bơm thêm vào 5.625.10^-3 thì nó đã bị nén, bạn phải biết, khi nén thì thể tích đầu phải lớn hơn thể tích sau nha. 
+Áp dụng Định luật Bôi- lơ Ma-ri-ốt: p1.V1 = p2. V2 
<=> 10⁵. 5,625.10^-3 = 2,5.10^-3 . p2 
<=> p2 = 225000 Pa

Sau 45 lần bơm đã đưa vào bóng một lượng khí ở bên ngoài có thể tích là V₁ = 45 . 125 = 5625 cm³ và áp suất p₁ = 10⁵ pa

  Khi vào trong quả bóng, lượng khí này có thể tích V₂ = 2,5 lít = 2 . 500 cm³ và áp suất P₂

Do nhiệt độ không đổi:

p₁V₁ = p₂V₂ => P₂ =  = 

P₂ = 2,25 . 10⁵ Pa.

Áp dụng định luật Boi lo Mariot ta có

\(P_1V_1 = P_2V_2\)

=> \(P_2 = P_1.\frac{V_1}{V_2} =\frac{9}{6}. P_1\)

Mà \(P_2 = P_1+5000 => \frac{9}{6}P_1 = P_1 + 5000=> P_1 = 10000 Pa.\)

Vậy áp suất ban đầu là 10000Pa.

Do nhiệt độ không khí không đổi, ta áp dụng định luật Bôilơ- Mariôt:
             \(p_2V_2=p_1V_1\) (1)
trong đó \(p_2,V_2,p_1,V_1\) lần lượt là áp suất và thể tích của lượng khí có trong quả bóng sau khi bơm 10 lần và trước khi bơm. Vì dung tích của bóng không đổi nên \(V_2=V=2,5\) lít. Lượng khí có sẵn trong bóng và lượng khí bơm thêm vào đều có áp suất 1 at nên \(p_1=a\) at. Thể tích tổng cộng ban đầu của lượng khí đó bằng: \(V_1=10.0,150+2,5=4\) lít
\(\left(150cm^3=0,150lít\right)\). Từ (1) ta có \(p_2=\frac{p_1V_1}{V_2}\)
Thay chữ bằng số ta được : \(p_2=\frac{1.4}{2,5}=1,6\) at
Áp suất không khí bên trong quả bóng sau 10 lần bơm bằng \(1,6\) at.

Do nhiệt độ không khí không đổi, ta áp dụng định luật Bôilơ- Mariôt:
             p2V2=p1V1p2V2=p1V1              (1)
trong đó p2,V2,p1,V1p2,V2,p1,V1 lần lượt là áp suất và thể tích của lượng khí có trong quả bóng sau khi bơm 10 lần và trước khi bơm. Vì dung tích của bóng không đổi nên V2=V=2,5V2=V=2,5 lít. Lượng khí có sẵn trong bóng và lượng khí bơm thêm vào đều có áp suất 11 at nên p1=ap1=aat. Thể tích tổng cộng ban đầu của lượng khí đó bằng: V1=10.0,150+2,5=4V1=10.0,150+2,5=4 lit.
(150cm3=0,150150cm3=0,150 lít ). Từ (1) ta có p2=p1V1V2p2=p1V1V2
Thay chữ bằng số ta được : p2=1.42,5=1,6p2=1.42,5=1,6at
Áp suất không khí bên trong quả bóng sau 1010 lần bơm bằng 1,61,6 at.

Phương trình trạng thái khí lí tưởng: \(\dfrac{P.V}{T}=\text{const}\)

Suy ra: \(\dfrac{P_1.V_1}{T_1}=\dfrac{P_2.V_2}{T_2}\)

\(\Rightarrow T_2=\dfrac{P_2.V_2}{P_1.V_1}.T_1=\dfrac{7.10^5}{0,8.10^5.5}.(273+50)=565.25K\)

\(\Rightarrow t_2=565,25-273=292,25^0C\)

gọi số lần bơm là x (lần)

trạng thái 1:V1=0,1x(l) P1=1000000(pa)

trạng thái2: V2=2(l) Pa2=2000000(pa)

theo bôi- lơ..=>x=40

Tóm tắt:

TT1: P₁=750mmHg ; T₁=300K ; V₁=76cm³

TT2 : P₂=760mmHg ; T₂=273K ; V₂=?

Giải

Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng

\(\dfrac{P1.V1}{T1}=\dfrac{P2.V2}{T2}\Leftrightarrow V2=\dfrac{P1.V1.T2}{T1.P2}\Leftrightarrow V2=\dfrac{750.76.273}{300.760}=68,25cm^3\)