Nhiệt độ của khí Nitơ trong một xy lanh thép ở áp suất 15,2 MPa là 17°C. Áp suất tối đa mà xy lanh có thể chịu đựng được là 20,3MPa. Hỏi ở nhiệt độ nào thì áp suất của Nitơ đạt đến giá trị tối đa cho phép?
Đáp án đúng: A
Để giải quyết bài toán này, ta sử dụng định luật Gay-Lussac, phát biểu rằng với một lượng khí xác định ở thể tích không đổi, áp suất của khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó. Công thức có thể viết là:
P₁/T₁ = P₂/T₂
trong đó:
- P₁ là áp suất ban đầu (15,2 MPa)
- T₁ là nhiệt độ ban đầu (17°C = 17 + 273,15 = 290,15 K)
- P₂ là áp suất cuối (20,3 MPa)
- T₂ là nhiệt độ cuối (cần tìm)
Từ công thức trên, ta có thể giải ra T₂:
T₂ = (P₂ * T₁) / P₁ = (20,3 * 290,15) / 15,2 ≈ 387,08 K
Đổi nhiệt độ từ Kelvin sang Celsius:
T₂ (°C) = 387,08 - 273,15 ≈ 113,93°C
Kết quả gần nhất với các phương án là 114,3°C.
Vậy đáp án đúng là A.