Khí N₂ ở điều kiện nhiệt độ 250°C; áp suất dư 45bar. Biết áp suất khí quyển là 1 bar. Thể tích riêng (lít/kg) bằng:

Để tính thể tích riêng của khí CO2, ta sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng (PV = nRT) và điều chỉnh cho phù hợp với áp suất dư.

1. Tính áp suất tuyệt đối:
Áp suất dư là 40 bar, và áp suất khí quyển là 1 bar. Vậy áp suất tuyệt đối (P) là: P = 40 bar + 1 bar = 41 bar = 41 * 10^5 Pa.

2. Tính nhiệt độ tuyệt đối:
Nhiệt độ là 40°C, chuyển sang Kelvin: T = 40 + 273.15 = 313.15 K.

3. Sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
PV = nRT, trong đó: P là áp suất, V là thể tích, n là số mol, R là hằng số khí lý tưởng (8.314 J/(mol.K)), và T là nhiệt độ.

4. Tính thể tích riêng (v = V/m):
Ta cần tìm v = V/m, với m là khối lượng. Ta có thể viết lại phương trình trạng thái như sau: P(V/m) = (n/m)RT.
Vì n/m = 1/M (với M là khối lượng mol), ta có: Pv = (1/M)RT, suy ra v = RT/(PM).
Khối lượng mol của CO2 (M) là khoảng 44 g/mol = 0.044 kg/mol.

5. Thay số và tính toán:
v = (8.314 J/(mol.K) * 313.15 K) / (41 * 10^5 Pa * 0.044 kg/mol)
v ≈ (8.314 * 313.15) / (41 * 10^5 * 0.044) ≈ 2603.5 / 180400 ≈ 0.014432 m³/kg

6. Đổi đơn vị sang lít/kg:
1 m³ = 1000 lít, vậy v ≈ 0.014432 m³/kg * 1000 lít/m³ ≈ 14.432 lít/kg

Vậy, thể tích riêng của khí CO2 là khoảng 14.432 lít/kg.

Khí lý tưởng có phân tử chứa 2 nguyên tử (khí lưỡng nguyên tử) có số bậc tự do i = 5 (3 bậc tự do tịnh tiến + 2 bậc tự do quay).
Nhiệt dung riêng kmol đẳng tích được tính theo công thức: Cv,km = (i/2)*R, với R là hằng số khí lý tưởng (R = 8,314 kJ/kmol.K).
Do đó, Cv,km = (5/2) * 8,314 = 20,785 kJ/kmol.K. Giá trị này gần nhất với 20,9 kJ/kmol.K.

Trong quá trình đẳng nhiệt của khí lý tưởng, nhiệt lượng trao đổi được tính bằng công thức q = R*T*ln(V2/V1), trong đó V2 và V1 là thể tích cuối và đầu. Vì p1*V1 = p2*V2 (định luật Boyle-Mariotte), ta có V2/V1 = p1/p2. Do đó, q = R*T*ln(p1/p2).

Quá trình đoạn nhiệt là quá trình mà không có sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài (Q = 0). Do đó, entropy (s) của hệ thống không đổi (ds = 0). Các phương án khác không đúng vì dp (độ biến thiên áp suất) không nhất thiết bằng 0, và công thức cho độ biến thiên entropy chỉ đúng cho quá trình đẳng áp.