Ống thủy tỉnh tiết diện 0,2 cm², bên trong giam một lượng khí xác định, một đầu kín (hình vẽ), một đầu ngăn với bên ngoài bởi giọt thủy ngân. Chiều cao cột không khí bên trong ống thủy tinh là l₁=15 cm...

Phân tích và trả lời câu hỏi
Đề bài: Mô tả một ống thủy tinh chứa khí, một đầu kín, một đầu có giọt thủy ngân ngăn cách với môi trường bên ngoài. Khi tăng nhiệt độ, người ta hỏi về các thay đổi của thể tích, khối lượng riêng, nội năng và chiều cao cột khí.

Phân tích:

Quá trình biến đổi: Khi hơ nóng ống thủy tinh, nhiệt độ của khí tăng lên. Giả sử quá trình này diễn ra ở áp suất không đổi (do áp suất khí quyển tác dụng lên giọt thủy ngân).
Áp dụng định luật Charles: Khi áp suất không đổi, thể tích của một lượng khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó (V/T = hằng số).
Trả lời từng đáp án:

a. Thể tích ban đầu của khối khí bằng 0,003 lít.

Không có đủ dữ liệu để khẳng định. Để tính thể tích ban đầu, cần biết chiều cao của ống và diện tích tiết diện.
b. Khối lượng riêng của khí tăng lên. Thể tích tăng, khối lượng không đổi nên khối lượng riêng giảm.

Sai. Khi nhiệt độ tăng, thể tích khí tăng (theo định luật Charles), khối lượng không đổi, do đó khối lượng riêng sẽ giảm.
c. Nội năng của khí giảm. Nhiệt độ tăng nên nội năng tăng.

Sai. Khi cung cấp nhiệt cho khí, nội năng của khí tăng lên.
d. Chiều cao cột không khí bên trong ống thủy tinh sau khi hơ nóng bằng 15 cm.

Sai. Khi nhiệt độ tăng, thể tích khí tăng nên chiều cao cột khí cũng phải tăng.
Kết luận:

Đáp án đúng: Không có đáp án nào hoàn toàn đúng.
Giải thích: Khi nhiệt độ tăng, thể tích của khí tăng (theo định luật Charles). Do đó, chiều cao cột khí sẽ tăng, và khối lượng riêng giảm (vì khối lượng không đổi). Nội năng của khí tăng lên khi được cung cấp nhiệt