trong một xi lanh thẳng đứng dưới một pít tông rất nhẹ tiết diện 100 cm² có chứa 1 kg nước ở 0 độ C. Dưới xi lanh có một thiết bị đun công suất là 500 W . sau bao lâu kể từ lúc bật thiết bị đun pít tôn...

Để ước lượng thời gian cần để pít tông được nâng lên thêm 1m, ta sẽ tính lượng nhiệt cần thiết để nước trong xi lanh chuyển từ trạng thái ban đầu (nước ở 0 độ C) thành hơi nước ở áp suất khí quyển. Trước tiên, ta tính lượng nhiệt cần để nước trong xi lanh đun sôi và chuyển thành hơi nước ở 100 độ C. Ta có: Lượng nhiệt cần để nước đun sôi: Q1 = m * L Trong đó: - m là khối lượng của nước trong xi lanh (1kg) - L là nhiệt hóa hơi của nước (2,25 * 10^6 J/kg) Lượng nhiệt cần để nước từ 0 độ C đến 100 độ C: Q2 = m * c * ΔT Trong đó: - c là nhiệt dung riêng của nước (4200 J/kg.K) - ΔT là hiệu nhiệt độ (100 - 0 = 100 K) Tổng lượng nhiệt cần: Q = Q1 + Q2 Tiếp theo, ta tính công cần để nâng pít tông lên 1m. Công này bằng lực nhân với quãng đường: W = F * d Trong đó: - F là lực tác động lên pít tông, bằng trọng lượng của nước trong xi lanh (F = m * g) - d là quãng đường cần di chuyển (d = 1m) Lượng công cần: W = m * g * d Cuối cùng, ta tính thời gian cần để pít tông được nâng lên 1m bằng công thức: t = W / P Trong đó: - P là công suất của thiết bị đun (500W) Vận tốc của pít tông khi đạt đến độ cao 1m có thể ước lượng bằng công thức: v = d / t Lưu ý: Trong trường hợp này, ta bỏ qua sự mất mát nhiệt bởi xi lanh và môi trường, do đó kết quả chỉ là ước lượng.