Giải Câu 2.24 Bài 2. Phương trình trạng thái khí lí tưởng (trang 23, 24, 25) – SBT Vật lí 12 Cánh diều. Gợi ý: Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng khí.
Câu hỏi/Đề bài:
Một người chế tạo dụng cụ đo độ nghiêng của bề mặt nằm ngang là một ống thuỷ tinh tiết diện S nhỏ được bịt kín hai đầu. Trong ống có chứa khí và ở giữa ống có một cột thuỷ ngân (Hg) dài l. Khi đặt ống trên mặt phẳng nằm ngang, cột thuỷ ngân nằm chính giữa ống (Hình 2.4a) và phần ống chứa khí ở hai đầu dài L như nhau. Khi dựng ống thẳng đứng, cột thuỷ ngân bị dịch xuống một đoạn ∆l, phần ống chứa khí phía dưới ngắn hơn phần ống phía trên (Hình 2.4b).
a) Vì sao cột thuỷ ngân lại dịch xuống khi dựng ống thẳng đứng?
b) Cho L = 0,50 m; l = 0,10 m; ∆l = 0,05 m. Hãy xác định áp suất po của khí trong ống thuỷ tinh khi ống nằm ngang theo đơn vị cmHg.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng khí
Lời giải:
a) Khi ống thuỷ tinh nằm ngang, phần ống chứa khí ở hai đầu dài bằng nhau nên lượng khí ở hai đầu ống là giống nhau, có thể xem như cùng một lượng khí. Khi dựng ống thuỷ tinh thẳng đứng, áp suất của cột khí phía dưới p1 cân bằng với áp suất của cột khí phía trên p2 và áp suất của cột thuỷ ngân pHg : p1 = p2 + pHg hay
p1 > p2.
Do đó, cột thuỷ ngân dịch xuống để thể tích phần khí phía dưới nhỏ hơn thể tích khí phía trên.
b) \({p_2} = \frac{{{p_{Hg}}(L – \Delta l)}}{{2\Delta l}} = 45(cmHg)\)
Áp dụng định luật Boyle cho lượng khí ở phần ống phía trên:
– Khi ống nằm ngang, lượng khí này có áp suất po và thể tích SL.
– Khi ống thẳng đứng, lượng khí này có áp suất p2 và thể tích S(L + ∆l).
Vậy po = 49,5 cmHg.