Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng định luật Boyle và định luật Charles.
1. **Giai đoạn 1: Giãn đẳng áp**
- Ban đầu, thể tích \( V_1 = 20 \, cm^3 \), áp suất \( P_1 = 1 \, atm \), nhiệt độ \( T_1 = 27 \, ^\circ C = 300 \, K \).
- Sau khi giãn đẳng áp, thể tích \( V_2 = 30 \, cm^3 \).
- Áp suất không đổi, tức là \( P_2 = P_1 = 1 \, atm \).
Theo định luật Charles, ta có:
\[
\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}
\]
Suy ra:
\[
T_2 = T_1 \cdot \frac{V_2}{V_1} = 300 \, K \cdot \frac{30}{20} = 300 \, K \cdot 1.5 = 450 \, K
\]
Chuyển đổi sang độ Celsius:
\[
T_2 = 450 \, K - 273 = 177 \, ^\circ C
\]
2. **Giai đoạn 2: Cố định pit-tông**
- Ở giai đoạn này, thể tích không thay đổi (vẫn là \( V_2 = 30 \, cm^3 \)), nhưng áp suất thay đổi lên \( P_3 = 1.2 \, atm \).
- Ta cần tìm nhiệt độ cuối cùng \( T_3 \).
Theo định luật Boyle, ta có:
\[
\frac{P_2}{T_2} = \frac{P_3}{T_3}
\]
Suy ra:
\[
T_3 = T_2 \cdot \frac{P_3}{P_2} = 450 \, K \cdot \frac{1.2}{1} = 450 \, K \cdot 1.2 = 540 \, K
\]
Chuyển đổi sang độ Celsius:
\[
T_3 = 540 \, K - 273 = 267 \, ^\circ C
\]
**Kết luận:**
Nhiệt độ cuối cùng của khối khí trong xi lanh là \( 267 \, ^\circ C \).