Hướng dẫn giải Câu 9.8 Bài 9. Định luật Boyle (trang 26, 27, 28) – SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức. Hướng dẫn: Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng nhiệt.
Câu hỏi/Đề bài:
Người ta dùng bơm có pit-tông diện tích 8 cm2 và khoảng chạy 25 cm để bơm một bánh xe đạp sao cho khi áp lực của bánh lên mặt đường là 350 N thì diện tích tiếp xúc của bánh với mặt đường là 50 cm2. Ban đầu bánh chứa không khí có áp suất \({p_o} = {10^5}{\rm{ }}Pa\) và thể tích \({V_o} = 1500{\rm{ }}c{m^3}\). Giả thiết khi áp suất không khí trong bánh vượt quá 1,5po thì thể tích trong của xăm là 2 000 cm3 và nhiệt độ không khí trong xăm không đổi.
1. Phải đẩy bơm tối thiểu bao nhiêu lần?
2. Nếu do bơm hở nên mỗi lần đẩy bơm chỉ đưa được 100 cm3 không khí vào bánh xe thì phải đẩy bao nhiêu lần.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức về quá trình đẳng nhiệt
Lời giải:
n = 10 lần; n’ = 19 lần.
1. Áp suất không khí trong bánh khi bơm xong:
\(p = {p_o} + p’\) với \(p’ = \frac{{350}}{{0,005}} = {0,7.10^5}(Pa) \Rightarrow p = {1,7.10^5}Pa > 1,5{p_o}.\)
Do đó sau khi bơm: \({V_2} = 2000c{m^3}\)
Mỗi lần đẩy có \[8.25 = 200{\rm{ }}c{m^3}\]không khí được đưa vào bánh.
Trạng thái 1: \({p_1} = {10^5}Pa;{V_1} = (1500 + 200n);{T_1} = T.\)
Trạng thái 2: \({p_2} = {1,7.10^5}Pa;{V_2} = 2000c{m^3};{T_2} = T.\)
Áp dụng định luật Boyle sẽ xác định được \(n = \frac{{19}}{2} \approx 10\)lần
2. Vì nếu bơm không khí hở thì mỗi lần đẩy đưa được 200 cm3 không khí vào bánh xe, còn khi bơm hở thì mỗi lần đẩy chỉ đưa được 100 cm3 vào bánh nên:
\(n’ = 2n = \frac{{19.2}}{2} = 19\)lần