Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là 3,0 độ C

Giải Vật lí 12 Cánh diều Bài tập chủ đề 2 trang 48

Bài 8 trang 49 Vật lí 12: Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là 3,0 °C. Thể tích khí chứa trong mỗi lốp xe là 1,50 m³ và áp suất trong các lốp xe là 3,42. 10⁵ Pa. Coi khí trong lốp xe có nhiệt dộ như ngoài trời.

a) Giải thích vì sao các phân tử khí trong lốp xe gây ra áp suất lên thành lốp.

b) Tính số mol khí trong mỗi lốp xe.

c) Đến giữa trưa, nhiệt độ tăng lên đến 42 °C.

i. Tính áp suất trong lốp ở nhiệt độ mới này. Cho rằng khí trong lốp không thoát ra ngoài và thể tích lốp không thay đổi.

ii. Tính độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử không khí do sự gia tăng nhiệt độ này.

Lời giải:

a) Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động liên tục và va chạm với thành lốp xe.

Mỗi va chạm tạo ra một lực, và tổng hợp các lực này tạo ra áp suất lên thành lốp.

Áp suất này là do lực đẩy của các phân tử khí lên một đơn vị diện tích của thành lốp.

b) $n=\frac{pV}{RT}=\frac{3,{42.10}^5.1500}{8,31.276,15}=164mol$

c)

i. $\frac{p_1}{T_1}=\frac{p_2}{T_2}\Rightarrow p_2=T_2\frac{p_1}{T_1}=\frac{3,{42.10}^5.315,15}{276,15}=3,{75.10}^{5}Pa$

ii. $\mathrm{\Delta }{W}_d=\frac{3}{2}k(T_2-T_1)=\frac{3}{2}.1,{38.10}^{-23}.(42-3)=9,{52.10}^{-21}J$