Phương trình trạng thái của khí thực (phương trình Van Der Waals):

Áp suất tuyệt đối của khí N2 là P = P_dư + P_khí_quyển = 45 bar + 1 bar = 46 bar.
Nhiệt độ tuyệt đối của khí N2 là T = 250°C + 273.15 = 523.15 K.
Sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV = nRT, hoặc P * v = R * T, với v là thể tích riêng (m^3/kg) và R là hằng số khí riêng của N2.
Hằng số khí riêng của N2 là R = 8.314 J/(mol.K) / 28.0134 g/mol = 0.2968 kJ/(kg.K) = 296.8 J/(kg.K)
Đổi đơn vị áp suất: P = 46 bar = 46 * 10^5 Pa.
Vậy, v = (R * T) / P = (296.8 J/(kg.K) * 523.15 K) / (46 * 10^5 Pa) = 0.0337 m^3/kg = 33.7 lít/kg.
Vậy đáp án đúng là 0,0337 m3/kg tương đương 33.7 lít/kg

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).