Khối m=40g khí neon (M=20) ở 27^o C , thể tích ban đầu là 6l . Nén đẳng nhiệt , thể tích giảm 4 lần . Hơ nóng đẳng áp thể tích khí tăng lên như cũ . Nhiệt lượng khí hấp thụ trong quá trình hơ nóng đẳng áp

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng các công thức liên quan đến khí lý tưởng và các quá trình nhiệt động học.

1. Tính số mol khí neon (Ne):
Khối lượng của khí neon, m = 40 g, và khối lượng mol của khí neon, M = 20 g/mol.
Số mol khí neon (n) được tính bằng công thức:
n = m / M = 40 g / 20 g/mol = 2 mol.

2. Tính thể tích khí ở trạng thái nén:
Ban đầu, thể tích khí là V1 = 6 L. Sau khi nén đẳng nhiệt và thể tích giảm 4 lần, thể tích mới sẽ là:
V2 = V1 / 4 = 6 L / 4 = 1.5 L.

3. Tính nhiệt độ ban đầu:
Nhiệt độ ban đầu t1 = 27°C = 27 + 273 = 300 K.

4. Tính áp suất ban đầu sử dụng định luật Boyle (nén đẳng nhiệt):
Theo định luật Boyle, P1V1 = P2V2. Do nén đẳng nhiệt, số mol khí không đổi và nhiệt độ cũng không đổi. Ta không cần tính P1 và P2 để tìm nhiệt lượng sau này.

5. Hơ nóng đẳng áp:
Sau khi hơ nóng đẳng áp, thể tích khí trở về thể tích ban đầu (V1 = 6 L).

6. Tính nhiệt lượng khí hấp thụ trong quá trình hơ nóng:
Theo định luật nhiệt động học, nhiệt lượng hấp thụ trong quá trình hơ nóng đẳng áp được tính bằng công thức:
Q = n C (t2 - t1),
trong đó C là nhiệt dung riêng đẳng áp của khí neon. Nhiệt dung riêng đẳng áp của khí lý tưởng monoatomic (như Neon) khoảng 20.8 J/(mol·K).

Dựa vào thể tích ban đầu và cuối, chúng ta có thể tìm nhiệt độ cuối t2:
Việc hơ nóng đã đưa thể tích trở lại 6 L, tức là khí đã tăng nhiệt độ. Thể tích chất khí và áp suất không thay đổi mà chỉ có nhiệt độ tăng.

Từ định luật lý tưởng cho khí, ta biết rằng:
P1V1/T1 = P2V2/T2 => t2 = t1 * (V2/V1).
Vậy t2 = 300 K (V1/V2) = 300 K (6 L / 1.5 L) = 1200 K.

7. Tính nhiệt lượng Q:
Như vậy, t2 - t1 = 1200 K - 300 K = 900 K.
Áp dụng vào công thức tính Q:
Q = n C (t2 - t1) = 2 mol 20.8 J/(mol·K) 900 K.

Q = 2 20.8 900 = 37440 J.

Chuyển sang kJ: 37440 J = 37.44 kJ.

Vậy nhiệt lượng khí hấp thụ trong quá trình hơ nóng đẳng áp là 37.44 kJ.