**Câu 3:**
Để tìm nhiệt độ cao nhất mà khí đạt được trong quá trình biến đổi, chúng ta sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\[
PV = nRT
\]
Trong đó:
- \( P \) là áp suất (Pa)
- \( V \) là thể tích (m³)
- \( n \) là số mol khí
- \( R \) là hằng số khí (8.314 J/(mol·K))
- \( T \) là nhiệt độ (K)
Trước tiên, chúng ta cần tính số mol khí Heli:
Khối lượng khí Heli \( m = 20 \, g \)
Khối lượng mol của Heli \( \mu = 4 \, g/mol \)
Số mol \( n \) được tính như sau:
\[
n = \frac{m}{\mu} = \frac{20 \, g}{4 \, g/mol} = 5 \, mol
\]
Bây giờ, chúng ta sẽ tính nhiệt độ ở trạng thái (1) và (2).
1. Ở trạng thái (1):
- \( P_1 = 5 \, atm = 5 \times 101325 \, Pa = 506625 \, Pa \)
- \( V_1 = 30 \, lít = 0.03 \, m³ \)
Áp dụng phương trình trạng thái:
\[
T_1 = \frac{P_1 V_1}{nR} = \frac{506625 \times 0.03}{5 \times 8.314} \approx 36.3 \, K
\]
2. Ở trạng thái (2):
- \( P_2 = 15 \, atm = 15 \times 101325 \, Pa = 1519875 \, Pa \)
- \( V_2 = 10 \, lít = 0.01 \, m³ \)
Áp dụng phương trình trạng thái:
\[
T_2 = \frac{P_2 V_2}{nR} = \frac{1519875 \times 0.01}{5 \times 8.314} \approx 36.3 \, K
\]
Nhiệt độ cao nhất trong quá trình biến đổi là:
\[
T_{max} = \max(T_1, T_2) = \max(36.3, 36.3) = 36.3 \, K
\]
**Kết quả:** Nhiệt độ cao nhất mà khí đạt được là \( 36 \, K \).
---
**Câu 4:**
Chúng ta có:
- \( p_1 = 6 \times 10^5 \, Pa \)
- \( V_1 = 2 \, lít = 0.002 \, m³ \)
Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\[
p_1 V_1 = nRT_1
\]
Chúng ta cần tìm \( V_2 \) khi áp suất và thể tích thay đổi. Giả sử quá trình này là đẳng nhiệt, tức là nhiệt độ không thay đổi.
Áp dụng cho trạng thái (2):
\[
p_2 V_2 = nRT_2
\]
Vì quá trình là đẳng nhiệt, \( T_1 = T_2 \) và số mol khí \( n \) không thay đổi. Do đó, ta có:
\[
\frac{p_1 V_1}{p_2 V_2} = 1 \Rightarrow p_1 V_1 = p_2 V_2
\]
Giả sử \( p_2 \) là áp suất cuối cùng, chúng ta cần tìm \( V_2 \):
\[
V_2 = \frac{p_1 V_1}{p_2}
\]
Tuy nhiên, chúng ta không có giá trị của \( p_2 \). Nếu có thêm thông tin về áp suất cuối cùng, chúng ta có thể tính được \( V_2 \).
**Kết quả:** Cần thêm thông tin về áp suất cuối cùng để tính \( V_2 \).
---
**Câu 5:**
Trong quá trình biến đổi, khí Heli thực hiện hai giai đoạn:
1. Đẳng nhiệt, thể tích tăng gấp hai lần:
- \( V_1 = 4 \, lít \) và \( V_2 = 8 \, lít \)
Nhiệt độ trong quá trình đẳng nhiệt không thay đổi, do đó:
\[
T_1 = 127 \, °C = 127 + 273.15 = 400.15 \, K
\]
2. Đẳng áp, thể tích trở về giá trị ban đầu \( V_1 = 4 \, lít \).
Nhiệt độ thấp nhất trong quá trình biến đổi là:
\[
T_{min} = T_1 = 400.15 \, K
\]
**Kết quả:** Nhiệt độ thấp nhất trong quá trình biến đổi là \( 400 \, K \).
---
**Câu 6:**
Trong quá trình biến đổi, áp suất sẽ thay đổi theo thể tích. Ở giai đoạn đẳng nhiệt, áp suất và thể tích có mối quan hệ:
\[
p_1 V_1 = p_2 V_2
\]
Khi thể tích trở về giá trị ban đầu, áp suất sẽ tăng lên. Tại điểm thấp nhất, áp suất sẽ là:
\[
p_{min} = \frac{p_1 V_1}{V_2}
\]
Với \( p_1 = 6 \times 10^5 \, Pa \) và \( V_2 = 8 \, lít = 0.008 \, m³ \):
\[
p_{min} = \frac{6 \times 10^5 \times 0.002}{0.008} = 150000 \, Pa
\]
Chuyển đổi sang atm:
\[
p_{min} = \frac{150000}{101325} \approx 1.48 \, atm
\]
**Kết quả:** Áp suất thấp nhất trong quá trình biến đổi là \( 1.48 \, atm \).