Một bình hình trụ, trục thẳng đứng, chứa một loại khí dạng phân tử ở trạng thái cân bằng nhiệt. Nắp trên của ống trụ là một tấm kính trịn có thể trượt một cách tự do dọc theo thành bình. Cho rằng nắp ấy kín khí và giả thiết ma sát giữa nắp và thành bình chỉ đủ làm cho nắp không dao động nhưng không làm mất một cách đáng kể năng lượng. Thoạt đầu nhiệt độ của khí bằng với nhiệt độ mơi trường. Chất khí được xem như một chất khí lý tưởng. Ta cho rằng thành của xilanh (kể cả hai đáy) có hệ số dẫn nhiệt và nhiệt dung nhỏ vì thế có thể bỏ qua sự mất nhiệt.
Người ta chiếu một chùm Laze có cơng suất khơng đổi qua nắp thuỷ tinh vào trong khí. Bức xạ này có thể truyền dễ dàng trong khơng khí, thuỷ tinh nhưng bị hấp thụ hồn tồn bởi chất khí trong xilanh. Do hấp thụ bức xạ, các phân tử khí chuyển lên trạng thái kích thích, sau đó nhanh chóng phát ra tia hồng ngoại để chuyển dần về trạng thái cơ bản. Các tia hồng ngoại này lại bị các phân tử khác hấp thụ và bị phản xạ ở thành trong của bình, kể cả tâms thuỷ tinh. Thành ra năng lượng của tia Laze đã bị hấp thụ sẽ nhanh chóng trở thành năng lượng của chuyển động nhiệt của các phân tử khí.
Người ta quan sát thấy nắp thuỷ tinh dịch chuyển lên trên. Sau khi chiếu laze một thời gian, ta tắt laze và đo độ dịch chuyển ấy.
1. Tính nhiệt độ và áp suất của khí sau khi chiếu laze. 2. Tính cơng mà khí sinh ra trong thời gian hấp thụ bức xạ.
3. Tính năng lượng bức xạ đã bị hấp thụ trong thời gian chiếu laze.
4. Tính cơng suất mà laze phát ra và bị chất khí hấp thụ, và số phơtơn mà laze đã chiếu vào chất khí trong một đơn vị thời gian.
5. Tính hiệu suất của q trình chuyển đổi năng lượng quang học thành thế năng cơ học của nắp.
Bây giờ ta quay trục của xilanh từ từ một góc 900, để cho bình ở tư thế nằm ngang. 6. Hãy cho biết áp suất, nhiệt độ của khí có vị thay đổi trong q trình quay này hay ko? Nếu có hãy tính giá trị mới của nó.
Biết:
- áp suất trong phịng p0 =101,3kPa.
- Nhiệt độ trong phòng: T0 =200C.
- Đường kính trong của hộp trụ: 2r = 100mm.
- Khối lượng của nắp thuỷ tinh: m = 800g.
- Lượng khí trong bình: n = 0,1mol.
- Thời gian chiếu laze: Δt = 10s
- Đoạn dịch chuyển của nắp: x = 30mm.