Câu 6: Khí Oxi chứa trong xilanh có khối lượng là 0,3 kg, nhiệt độ là(400+MS)°C và áp suất dư là 5 bar. Sau khi thực hiện một quá trình thải nhiệt trong điều kiện đẳng áp thì nhiệt độ giảm xuống còn 160°C. Tính công thay đổi thể tích

Để giải bài toán này, chúng ta cần áp dụng các công thức liên quan đến nhiệt độ, áp suất, thể tích và công trong hệ thống khí lý tưởng.

1. Xác định các thông số hệ thống:
- Khối lượng khí Oxi (m) = 0,3 kg
- Nhiệt độ đầu tiên (T1) = (400 + MS) °C, MS là thông số chưa biết.
- Nhiệt độ cuối (T2) = 160 °C
- Áp suất khí quyển (P_atm) = 1 bar
- Áp suất dư (P_d) = 5 bar
- => Áp suất tuyệt đối (P_abs) = P_d + P_atm = 5 bar + 1 bar = 6 bar

2. Chuyển đổi nhiệt độ:
- Chuyển đổi nhiệt độ từ độ C sang độ K:
T1(K) = (400 + MS) + 273,15
T2(K) = 160 + 273,15 = 433,15 K

3. Sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
- Phương trình trạng thái của khí lý tưởng là PV = nRT
- Trong đó: P = áp suất tuyệt đối, V = thể tích, n = số mol khí, R = hằng số khí (R ≈ 8.314 J/(mol·K))

4. Tìm thể tích V1:
Sử dụng phương trình PV = nRT:
- Đầu tiên chúng ta cần tính số mol n:
- Khối lượng mol của Oxi (O2) = 32 g/mol => m = n * M => n = m/M = 0.3 kg / 0.032 kg/mol = 9.375 mol

- Khi đó, thể tích V1 tại trạng thái 1 là:
V1 = nRT1 / P_abs = 9.375 mol 8.314 J/(mol·K) ((400 + MS) + 273,15)/(6 * 10^5 Pa)

5. Tìm thể tích V2:
Tại trạng thái 2 với nhiệt độ T2 và áp suất không thay đổi:
V2 = nRT2 / P_abs = n R T2 / P_abs = 9.375 mol 8.314 J/(mol·K) 433.15 K / (6 * 10^5 Pa)

6. Tính công W bằng phương pháp đổi dấu của thể tích:
Công (W) trong quá trình đẳng áp được tính theo công thức:
W = P * (V2 - V1)

7. Tính lượng nhiệt Q thải ra:
Trong quá trình thải nhiệt, nhiệt lượng Q thải ra cũng được tính bằng:
Q = m c (T1 - T2)
- Ở đây c là nhiệt dung riêng của Oxi, c ≈ 0.918 kJ/kg·K.

Kết luận:
- Chúng ta có thể sử dụng các công thức trên để tính toán độ biến thiên thể tích và lượng nhiệt thải ra trong quá trình đẳng áp. Nó sẽ cho chúng ta những giá trị cụ thể về công và lượng nhiệt mà chúng ta cần tính. Để có được kết quả cuối cùng, chúng ta sẽ cần thực hiện các phép tính số học dựa trên các công thức được nêu ở trên.