Bài 8 trang 180 SGK Vật lí 10

Đề bài

Khi truyền nhiệt lượng 6.10⁶ J 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 8.10⁶ N/m² và coi áp suất là không đổi trong quá trình khí thực hiện công.

Hướng dẫn giải

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, ta có:

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 ΔU = 2.106 (J)