Sử dụng các thông tin sau cho câu 3 và câu 4: Một cylinder hình trụ có chiều dài 51 cm, tiết diện trong 25 cm², đặt thẳng đứng. Trong cylinder có một piston cách nhiệt mỏng có khối lượng 1 kg. Piston chia cylinder thành hai phần như hình, mỗi phần chứa lượng khí giống nhau. Khi nhiệt độ của khí trong hai phần cylinder cùng bằng 27^oC thì đáy piston cách đáy cylinder 25 cm. Lấy g = 10 m/s². Xem ma sát giữa piston và thành cylinder không đáng kể, nhiệt độ khí phần trên trong cylinder không đổi và giả định các khối khí đang xét là khí lí tưởng.

Câu 3: Áp suất của lượng khí ở phần trên trong cylinder tại trạng thái ban đầu bằng bao nhiêu kPa?

Hướng dẫn giải

Áp suất mà piston gây ra tác dụng lên khối khí phía dưới:

Gọi p_t và p_d lần lượt là áp suất của khối khí trên và dưới tại trạng thái ban đầu. Khi piston nằm cân bằng:

Thể tích của khối khí trên và dưới tại trạng thái ban đầu:

Vì tại thời điểm ban đầu, cả hai phần đều chứa cùng một lượng khí và cùng nhiệt độ ban đầu, nên:

Câu 4: Để piston dịch chuyển đến vị trí chính giữa của cylinder thì cần nung nóng khí ở phần dưới cylinder đến nhiệt độ là bao nhiêu Kelvin? (Làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)

Hướng dẫn giải

Khi piston nằm chính giữa, thể tích của khối khí trên và dưới bằng nhau:

Áp suất của khối khí phía trên khi piston nằm chính giữa:

Khi piston nằm cân bằng:

Nhiệt độ của khối khí ở phần dưới khi piston nằm chính giữa: