Một lượng khí lí tưởng được đựng trong một xi lanh có pit-tông chuyển động được. Áp suất của khí là 0,7 atm và nhiệt độ là 47oC.

Câu 22:

Một bình đựng một khối lượng khí. Cho hằng số Boltzmann k = 1,38.10^-23 J/K

A.

Động năng trung bình của các phân tử khí chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ khối khí

B.

Khi nhiệt độ khối khí tăng thì động năng của mỗi phân tử khí đều tăng

C.

Động năng trung bình của mỗi phân tử khí ở 27^oC là 24,84.10^-23 J

D.

Biết thành phần chính của không khí là N₂ (khối lượng mol là 28) và O₂ (khối lượng mol 32). Khi đó tốc độ bình phương trung bình (\(\overline{v^2}\)) của các phân tử N₂ lớn hơn tốc độ bình phương trung bình của các phân tử O₂

Lời giải:

Đáp án đúng: Sai, Đúng, Sai, Đúng

a) Động năng trung bình của các phân tử khí chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ khối khí \(\Rightarrow\) sai, động năng trung bình của các phân tử khí không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ khối khí mà còn phụ thuộc vào bản chất của chất khí.

b) Khi nhiệt độ khối khí tăng thì động năng của mỗi phân tử khí đều tăng \(\Rightarrow\) đúng, động năng phân tử khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ khối khí.

c) Động năng trung bình của mỗi phân tử khí ở 27^oC là 24,84.10^-23 J \(\Rightarrow\) sai, động năng trung bình của mỗi phân tử khí là:

\(\mathrm{W}_{\mathrm{d}}=\frac{3}{2} \mathrm{kT}=\frac{3}{2} \cdot 1,38 \cdot 10^{-23} \cdot 300=6,21 \cdot 10^{-21}(\mathrm{J})\)

d) Biết thành phần chính của không khí là N₂ (khối lượng mol là 28) và O₂ (khối lượng mol 32). Khi đó tốc độ bình phương trung bình (\(\overline{v^2}\)) của các phân tử N₂ lớn hơn tốc độ bình phương trung bình của các phân tử O₂ \(\Rightarrow\) đúng, tốc độ bình phương trung bình của các phân tử khí tỉ lệ với căn bậc hai của nhiệt độ và tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của khối lượng phân tử. Vì phân tử N₂ nhẹ hơn O₂, tốc độ bình phương trung bình của N₂ sẽ lớn hơn O₂.

Câu 23:

Sử dụng thông tin sau cho Câu 23 và Câu 24: Một nhà máy điện hơi nước nhận nhiệt từ một lò nung với tốc độ 280 GJ/h. Tổn thất nhiệt cho không khí xung quanh từ hơi nước khi nó đi qua các đường ống và các thành phần khác được ước tính là khoảng 8 GJ/h. Biết nhiệt lượng có ích được chuyển về nước làm mát với tốc độ 145 GJ/h.

Câu 23: Sản lượng điện sản xuất ra là bao nhiêu GJ/h?

Lời giải:

Đáp án đúng: 127

Sản lượng điện sản xuất ra được tính bằng phần nhiệt năng không bị tổn thất và không dùng để làm mát.

Sản lượng điện sản xuất ra là: \(\mathrm{Q}_{\mathrm{ci}}=\mathrm{Q}_{\mathrm{tp}}-\mathrm{Q}_{\mathrm{hp}}=280-(8+145)=127 ~\mathrm{GJ} / \mathrm{h}\)

Câu 24:

Sử dụng thông tin sau cho Câu 23 và Câu 24: Một nhà máy điện hơi nước nhận nhiệt từ một lò nung với tốc độ 280 GJ/h. Tổn thất nhiệt cho không khí xung quanh từ hơi nước khi nó đi qua các đường ống và các thành phần khác được ước tính là khoảng 8 GJ/h. Biết nhiệt lượng có ích được chuyển về nước làm mát với tốc độ 145 GJ/h.

Câu 24: Hiệu suất nhiệt của nhà máy điện này là bao nhiêu % (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Lời giải:

Đáp án đúng: 45,4

Hiệu suất nhiệt của nhà máy điện này là: \(\mathrm{H}=\frac{\mathrm{Q}_{\mathrm{ci}}}{\mathrm{Q}_{\mathrm{tp}}}=\frac{127}{280}=45,4 \%\)

Câu 25:

Sử dụng thông tin sau cho Câu 25 và Câu 26: Ở độ cao 10 km so với mặt đất thì áp suất không khí là 30,6 kPa, còn nhiệt độ là 230 K. Coi không khí như một chất khí thuần nhất có khối lượng mol là 28,8 g/mol. Tại độ cao đó:

Câu 25: Khối lượng riêng của không khí là bao nhiêu kg/m³ (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Lời giải:

Đáp án đúng: 0,46

Khối lượng riêng của không khí là: \(\rho=\frac{\mathrm{p} \mu}{\mathrm{RT}}=\frac{30,6 \cdot 10^3 \cdot 28,8 \cdot 10^{-3}}{8,31 \cdot 230}=0,46\left(\mathrm{kg} / \mathrm{m}^3\right)\)

Câu 26:

Sử dụng thông tin sau cho Câu 25 và Câu 26: Ở độ cao 10 km so với mặt đất thì áp suất không khí là 30,6 kPa, còn nhiệt độ là 230 K. Coi không khí như một chất khí thuần nhất có khối lượng mol là 28,8 g/mol. Tại độ cao đó:

Câu 26: Mật độ phân tử của không khí là X.10²⁴ phân tử/m³. Tìm giá trị của X (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)

Lời giải:

Đáp án đúng: 9,6

Ta có: \(\mathrm{pV}=\mathrm{RT} \Rightarrow \mathrm{V}=\frac{\mathrm{RT}}{\mathrm{p}}\)

Mật độ phân tử là: \(\mathrm{n}=\frac{\mathrm{N}_{\mathrm{A}}}{\mathrm{~V}}=\frac{6,02 \cdot 10^{23}}{\frac{8,31 \cdot 230}{30,6 \cdot 10^3}}=9,6 \cdot 10^{24}\) phân tử/m³.

Vậy X = 9,6.

Câu 27:

Sử dụng thông tin sau cho Câu 27 và Câu 28: Một bình chứa 120 g khí H₂ ở nhiệt độ 27^oC và áp suất 100 kPa. Cho khối lượng mol của H₂ là 2 g/mol, hằng số khí R = 8,31 J.mol/K.

Câu 27: Thể tích của bình chứa là bao nhiêu m³ (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Lời giải: