Câu 1. Một bình cầu có thể tích  lít chứa 2 mol khí lí tưởng như hình bên. Van bảo hiểm của bình là một xi lanh (thể tích không đáng kể so với thể tích bình cầu) có pit tông diện tích S = 40 cm² được giữ bằng lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Khi nhiệt độ của khí là  thì pit tông ở vị trí cách lỗ thoát khí một khoảng ℓ = 8 cm. Biết lực đàn hồi của lò xo được xác định bằng công thức  và lò xo luôn bị nén. Nhiệt độ của khối khí tăng tới nhiệt độ  (°C) nào thì khí bắt đầu thoát ra ngoài (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)?

Hướng dẫn giải

        Ở nhiệt độ  thì lực  do khối khí trong bình tác dụng lên pit tông bằng tổng lực đàn hồi  của lò xo lúc này và áp lực của khí quyển :

 (1)

        Ở nhiệt độ  thì lực  do khối khí tác dụng lên pit tông bằng tổng lực đàn hồi  của lò xo lúc này và áp lực của khí quyển F_kq:

 (2)

Từ (1) và (2) suy ra:  (*)

        Áp dụng phương trình Clapeyron cho khối khí ở trạng thái đầu, ta có:

 ⇔ 

        Suy ra:  (3)

        Áp dụng phương trình Clapeyron cho khối khí ở trạng thái sau, ta có:

 ⇔ 

        Suy ra:  (4)

Thế (3) và (4) và (*) ta được: 

                ⇔ 

                ⇔ 

Vậy nhiệt độ của khối khí trong bình cầu tại thời điểm khí bắt đầu thoát ra ngoài là:

Câu 2. Một bình Oxy y tế có thể tích 10 lít, chứa khí oxygen ở áp suất 1,5.10⁷ Pa và nhiệt độ 25 °C. Sau một thời gian sử dụng, nhiệt độ và áp suất của khối khí trong bình giảm còn 20 °C và 3.10⁶ Pa. Biết khối lượng phân tử khí oxygen là 32 g/mol. Lượng khí oxygen đã sử dụng theo đơn vị gram (g) (làm tròn kết quả đến hàng đơn vị) bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

        Áp dụng phương trình Clapeyron cho lượng khí oxygen trong bình ở trạng thái trước khi sử dụng, ta có:

 ⇔ 

        Áp dụng phương trình Clapeyron cho lượng khí oxygen trong bình ở trạng thái sau khi sử dụng, ta có:

 ⇔ 

        Lượng khí oxygen đã sử dụng là:

 (g).