Một bình hình trụ đặt thẳng đứng có đường kính trong 20 cm, được đậy kín bằng một nắp có trọng lượng 20N. Trong bình chứa khí ở nhiệt độ 1000C dưới áp suất bằng áp suất khí quyển 105 N/m2. Khi nhiệt độ trong bình giảm xuống còn 200C nếu muốn mở nắp bình cần một lực tối thiểu bằng
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Trạng thái 1: \(p_1=p_0=10^5 Pa; T_1=373K\)
+ Trạng thái 2: \(p_2; T_2=293K\)
+ Khi nắp bình chưa mở, thể tích không đổi, áp dụng định luật Sác-lơ:
\( \frac{{{P_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}}}{{{T_2}}} \to {P_2} = {P_1}\frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = {10^5}\frac{{293}}{{373}} = {7,86.10^4}(N/{m^2})\)
+ Muốn mở được nắp bình thì lực tác dụng \( F \ge \sum F \) (tác dụng lên nắp)
\( \to F \ge {F_0} + P + {F_2} = {p_0}S + P - {p_2}S = S({p_0} - {p_2}) + mg = \frac{{\pi {d^2}}}{4}({p_0} - {p_2}) + mg = 692N\)