JavaScript is required

Cho 1 mole khí Heli (xem như khí lý tưởng) thực hiện chu trình gồm bốn quá trình như hình vẽ:

Quá trình 1-2: giãn đẳng áp, 2-3: giãn đẳng nhiệt, 3-4: nén đẳng áp và 4-1: nung nóng đẳng tích.

a. Tính nhiệt độ tại các trạng thái 1, 2, 3, 4 của chu trình.

b. Tính hiệu suất của chu trình 1-2-3-4-1

c. Tính hiệu suất của chu trình Carnot ứng với nhiệt độ nguồn nóng là nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ nguồn lạnh là nhiệt độ thấp nhất của chu trình trên.

Trả lời:

Đáp án đúng:


Câu hỏi yêu cầu tính toán các đại lượng nhiệt động lực học của một chu trình gồm 4 quá trình: giãn nở đẳng áp (1-2), giãn nở đẳng nhiệt (2-3), nén đẳng áp (3-4), và nung nóng đẳng tích (4-1) cho 1 mol khí Heli lý tưởng. Phần a yêu cầu tính nhiệt độ tại các trạng thái 1, 2, 3, 4. Dựa vào đồ thị, ta có các thông số của trạng thái 1 là $P_1 = 1 atm$, $V_1 = 10 L$. Trạng thái 2 có $P_2 = P_1 = 1 atm$, $V_2 = 20 L$. Trạng thái 3 có $V_3 = 20 L$, $T_3 = T_2$. Trạng thái 4 có $P_4 = 0.5 atm$, $V_4 = 10 L$. Ta sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng $PV = nRT$ để tính nhiệt độ. Phần b yêu cầu tính hiệu suất của chu trình 1-2-3-4-1. Hiệu suất của một chu trình nhiệt được tính bằng tỉ lệ giữa công thực hiện của chu trình và nhiệt lượng mà hệ nhận vào: $\eta = \frac{W}{Q_{in}} = 1 - \frac{Q_{out}}{Q_{in}}$. Công thực hiện trong từng quá trình: $W_{12} = P_1 (V_2 - V_1)$, $W_{23} = nRT_2 \ln(\frac{V_3}{V_2})$, $W_{34} = P_3 (V_4 - V_3)$, $W_{41} = 0$. Nhiệt lượng trao đổi trong từng quá trình: $Q_{12} = nC_p (T_2 - T_1)$, $Q_{23} = W_{23}$ (do nội năng không đổi trong quá trình đẳng nhiệt), $Q_{34} = nC_p (T_4 - T_3)$, $Q_{41} = nC_v (T_1 - T_4)$. Ta cần xác định $T_1, T_2, T_3, T_4$ và $C_p, C_v$ cho khí Heli (monatomic gas: $C_p = \frac{5}{2}R$, $C_v = \frac{3}{2}R$). Phần c yêu cầu tính hiệu suất của chu trình Carnot ứng với nhiệt độ nguồn nóng cao nhất và nhiệt độ nguồn lạnh thấp nhất của chu trình. Hiệu suất Carnot được tính bằng $\eta_{Carnot} = 1 - \frac{T_L}{T_H}$, trong đó $T_H$ là nhiệt độ nguồn nóng cao nhất và $T_L$ là nhiệt độ nguồn lạnh thấp nhất trong chu trình thực tế. Dựa trên các giá trị nhiệt độ tính được ở phần a, ta sẽ xác định $T_H = max(T_1, T_2, T_3, T_4)$ và $T_L = min(T_1, T_2, T_3, T_4)$ rồi áp dụng công thức hiệu suất Carnot.

This PDF contains the exam paper and solutions for Physics 1 (Vật lý 1), a third-semester course (HK III) for the academic year 2024-2025 at Ho Chi Minh City University of Technology and Education. The exam features seven problems covering various topics in mechanics, including rotational motion, collisions, elevator dynamics, projectile motion, and systems with pulleys and masses. It also includes problems in thermodynamics, such as the internal energy of gases and thermodynamic cycles (Carnot, ideal gas cycle).


7 câu hỏi 90 phút

Câu hỏi liên quan