Đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2014 môn Vật lí

(Bản scan)

Câu II (4,0 điểm)

Một hỗn hợp gồm nước, hơi nước bão hòa và không khí được chứa trong một xilanh có pittông
khít bằng kim loại. Ban đầu áp suất riêng phần của hơi nước bão hòa và không khí bằng nhau. Di
chuyển pitông vô cùng chậm để thực hiện quá trình giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch hỗn hợp trên.
Ở trạng thái cuối, thể tích của hơi nước và không khí tăng lên 3 lần còn áp suất của hỗn hợp hơi
nước và không khí lên thành xilanh giảm 2 lần so với trạng thái ban đầu. Coi thể tích của nước ở
dạng lỏng là không đáng kể, hơi nước và không khí tuân theo phương trình trạng thái khí lí tưởng.

1. Chứng minh rằng hơi nước ở trạng thái cuối là hơi khô.

2. Tính tỉ lệ khối lượng của nước và hơi nước bão hòa chứa trong xilanh lúc đầu.

3. Vẽ đồ thị áp suất của hơi nước và không khí lên thành xilanh theo thể tích khi hệ biến đổi từ
trạng thái đầu đến trạng thái cuối.