Giải Câu hỏi 2 trang 43 SGK Vật lí 12

Lời giải

Nhắc lại định luật Charles: Với một khối lượng khí xác định giữ ở áp suất không đổi, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối:

$$\frac{V}{T} = \text{hằng số} \quad (p = \text{const}), \quad \text{hay} \quad \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}$$

Nghĩa là khi áp suất được giữ không đổi, nung nóng khí ($T$ tăng) thì khí nở ra ($V$ tăng); làm lạnh khí ($T$ giảm) thì khí co lại ($V$ giảm). Một số ví dụ ứng dụng trong đời sống:

a) Khinh khí cầu dùng khí nóng. Người ta đốt khí làm nhiệt độ khối khí trong khí cầu tăng. Vì miệng khí cầu để hở nên áp suất xem như không đổi (bằng áp suất khí quyển), theo định luật Charles thể tích khí tăng, khối lượng riêng của khối khí nóng giảm xuống nhỏ hơn không khí lạnh xung quanh. Nhờ lực đẩy Archimedes mà khí cầu bay lên. Đây là ví dụ tiêu biểu nhất.

b) Làm phồng quả bóng bàn bị móp bằng nước nóng. Thả quả bóng bàn bị móp vào nước nóng, lượng khí bên trong (áp suất xem như gần không đổi) được làm nóng nên $T$ tăng. Theo định luật Charles:
$$V_2 = V_1 \cdot \frac{T_2}{T_1} > V_1$$
Thể tích khí tăng, đẩy chỗ móp phồng trở lại như cũ.

c) Bóng bay co giãn theo thời tiết. Một quả bóng bay để ngoài trời: buổi trưa nắng nóng ($T$ tăng) khí trong bóng nở ra làm bóng căng to hơn, nếu quá nóng có thể nổ; ban đêm trời lạnh ($T$ giảm) khí co lại làm bóng xẹp bớt. Đây là biểu hiện trực tiếp của định luật Charles khi áp suất hầu như không đổi.

d) Nhiệt kế khí ở áp suất không đổi. Dựa vào sự giãn nở của khối khí giữ ở áp suất không đổi để đo nhiệt độ, vì thể tích khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Đáp số