Đề bài
Khi truyền nhiệt lượng 6.106J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng lên 0,5 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106N/m2và coi áp suất là không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
Video hướng dẫn giải
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Nguyên lí I NĐLH: Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được:
U = A + Q
Quy ước về dấu:
Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng;
Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng;
A > 0: Hệ nhận công;
A < 0: Hệ thực hiện công.
Lời giải chi tiết
Gọi S là diện tích tiết diện thẳng của xilanh, l là quãng đường pittông dịch chuyển, P là áp suất khí trong xilanh.
Vì áp suất khí không đổi trong quá trình khí thực hiên công nên áp lực F lên pit-tông không đổi.
Công mà chất khí thực hiện có độ lớn là:
\[A = F.l = pS.l = p.\Delta V = {8.10^6}.0,5 = {4.10^6}\;J\]
Vì chất khí thực hiện công và nhận nhiệt lượng nên : Q > 0, A < 0
=> Độ biến thiên nội năng của chất khí :
\[\Delta U = A + Q = - {4.10^6}\; + {\rm{ }}{6.10^6}\; = {2.10^6}\;\left[ J \right]\]
Vậy độ biến thiên nội năng của khí là \[\Delta U = 2.10^6[J]\]