Từ khoá gợi ý
Câu hỏi 1 :
Chọn phương án sai?
Quá trình truyền nhiệt là một quá trình không thuận nghịch.
Cơ năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng
Con lắc đơn dao động điều hòa là quá trình thuận nghịch
Nội năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng.
Đáp án: B
Lời giải chi tiết:
A, C, D - đúng
B - sai vì: Cơ năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng, nhưng ngược lại nội năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng.
Câu hỏi 2 :
Động cơ nhiệt là:
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy được chuyển hóa thành nội năng.
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy (nội năng) được chuyển hóa thành cơ năng.
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy (nội năng) được chuyển hóa thành nhiệt năng
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy được chuyển hóa thành thế năng
Đáp án: B
Lời giải chi tiết:
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy (nội năng) được chuyển hóa thành cơ năng.
Câu hỏi 3 :
Phát biểu không đúng với nguyên lí I nhiệt động lực học là:
Nhiệt lượng mà hệ nhận được sẽ chuyển hóa thành độ biến thiên nội năng của hệ và công mà hệ sinh ra.
Công mà hệ nhận được bằng tổng đại số của độ biến thiên nội năng của hệ với nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh.
Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng đại số nhiệt lượng và công mà hệ nhận được.
Nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh bằng tổng của công mà hệ sinh ra và độ biến thiên nội năng của hệ.
Đáp án: D
Phương pháp giải:
Sử dụng biểu thức nguyên lí I của nhiệt động lực học
Lời giải chi tiết:
A, B, C - đúng
D - sai
Câu hỏi 4 :
\(\Delta U{\rm{ }} = {\rm{ }}Q\) là hệ thức của nguyên lí I áp dụng cho:
quá trình đẳng áp.
quá trình đẳng nhiệt.
quá trình đẳng tích.
cả ba quá trình nói trên.
Đáp án: C
Phương pháp giải:
Vận dụng phương pháp giải các dạng bài tập về nguyên lí I của nhiệt động lực học
Lời giải chi tiết:
\(\Delta U = Q\) là hệ thức của nguyên lí I áp dụng cho quá trình đẳng tích
Câu hỏi 5 :
Nội năng của vật là:
Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Động năng của các phần tử cấu tạo nên vật
Thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Động năng và thế năng của vật
Đáp án: A
Lời giải chi tiết:
Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Câu hỏi 6 :
Chọn phương án sai?
Quá trình thuận nghịch là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
Quá trình không thuận nghịch: là quá trình vật không thể tự trở về trạng thái ban đầu.
Cơ năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng
Nội năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng.
Đáp án: D
Lời giải chi tiết:
A, B, C - đúng
D - sai vì: Cơ năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng, nhưng ngược lại nội năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng.
Câu hỏi 7 :
Cách nào sau đây không làm thay đổi nội năng của vật?
Cọ xát vật lên mặt bàn.
Đốt nóng vật.
Làm lạnh vật.
Đưa vật lên cao.
Đáp án: D
Phương pháp giải:
Vận dụng các cách làm thay đổi nội năng
Lời giải chi tiết:
Ta có 2 cách để làm thay đổi nội năng là thực hiện công hoặc truyền nhiệt
Từ đó, ta suy ra việc đưa vật lên cao không làm thay đổi nội năng của vật
Câu hỏi 8 :
Động cơ nào sau đây không phải là động cơ nhiệt?
Động cơ của máy bay phản lực
Động cơ của xe máy Honda
Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà
Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy nhiệt điện
Đáp án: C
Lời giải chi tiết:
Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà không phải là động cơ nhiệt
Câu hỏi 9 :
Tìm phát biểu sai.
Tác động lên hệ một công có thể làm thay đổi cả tổng động năng chuyển động nhiệt của các hạt tạo nên vật và thế năng tương tác giữa chúng.
Nội năng của một hệ nhất định phải có thế năng tương tác giữa các hạt tạo nên hệ.
Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được
Trong quá trình đẳng nhiệt, độ tăng nội năng của hệ bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được
Đáp án: D
Phương pháp giải:
Vận dụng định nghĩa về nội năng và sự biến thiên nội năng
Lời giải chi tiết:
A, B, C - đúng
D - sai
Câu hỏi 10 :
Chọn phát biểu sai.
Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt
\(\Delta U = Q\)
Nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của chất rắn và chất lỏng: \(Q = \frac{{mc}}{{\Delta t}}\)
Đơn vị của nhiệt lượng là Jun (J)
Đáp án: C
Phương pháp giải:
Vận dụng định nghĩa về nhiệt lượng
Lời giải chi tiết:
A, B, D - đúng
C - sai vì: Đối với chất rắn và chất lỏng, nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào được xác định bởi biểu thức: \(Q = mc\Delta T\)
Câu hỏi 11 :
Quá trình thuận nghịch:
là quá trình vật trở về trạng thái ban đầu nhưng cần đến sự can thiệp của vật khác.
là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
là quá trình vật không trở về trạng thái ban đầu khi không có sự can thiệp của vật khác.
là quá trình vật không thể trở về trạng thái ban đầu mà không có sự can thiệp của vật khác.
Đáp án: B
Lời giải chi tiết:
Quá trình thuận nghịch là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
Câu hỏi 12 :
Chọn phát biểu đúng?
Nguồn nóng để nhận nhiệt lượng
Bộ phận phát động (tác nhân và các thiết bị phát động)
Nguồn lạnh để cung cấp nhiệt lượng do các tác nhân tỏa ra
Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt gồm: nguồn nóng và nguồn lạnh
Đáp án: B
Lời giải chi tiết:
A - sai vì: Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng
B- đúng
C - sai vì: Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do các tác nhân tỏa ra (ống xả)
D - sai vì: Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt gồm: nguồn nóng, bộ phận phát động, nguồn lạnh
Câu hỏi 13 :
Chọn phát biểu đúng.
Biến thiên nội năng là quá trình thay đổi cơ năng của vật.
Biến thiên nội năng là quá trình thay đổi nội năng của vật.
Độ biến thiên nội năng \(\Delta U\): là phần nội năng tăng thêm trong một quá trình.
Độ biến thiên nội năng \(\Delta U\): là phần nội năng giảm bớt đi trong một quá trình.
Đáp án: B
Phương pháp giải:
Vận dụng định nghĩa về sự biến thiên nội năng
Lời giải chi tiết:
A - sai vì: Biến thiên nội năng là quá trình thay đổi nội năng của vật.
B - đúng
C, D - sai vì: Độ biến thiên nội năng \(\Delta U\): là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.
Câu hỏi 14 :
Trường hợp nội năng của vật bị biến đổi không phải do truyền nhiệt là
chậu nước để ngoài nắng một lúc thì nóng lên.
gió mùa đông bắc tràn về làm cho không khí lạnh đi.
khi trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào nhau cho ấm lên.
cho cơm nóng vào bát thì bưng bát cũng thấy nóng.
Đáp án: C
Phương pháp giải:
Vận dụng lý thuyết về các cách làm thay đổi nội năng
Lời giải chi tiết:
A, B, D - nội năng bị biến đổi do truyền nhiệt
C - ta xoa hai bàn tay vào nhau cho ấm lên thì nội năng bị biến đổi do thực hiện công
Câu hỏi 15 :
Có mấy cách làm thay đổi nội năng
1
2
3
4
Đáp án: B
Lời giải chi tiết:
Có 2 cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt
Câu hỏi 16 :
Công thức mô tả đúng nguyên lí I của nhiệt động lực học là
\(\Delta U{\rm{ }} = {\rm{ }}A{\rm{ }} + {\rm{ }}Q\)
\(Q{\rm{ }} = {\rm{ }}\Delta U{\rm{ }} + {\rm{ }}A\)
\(\Delta U{\rm{ }} = {\rm{ }}A{\rm{ }}-{\rm{ }}Q\)
\(Q{\rm{ }} = {\rm{ }}A{\rm{ }} - {\rm{ }}\Delta U\)
Đáp án: A
Phương pháp giải:
Sử dụng biểu thức nguyên lí I của nhiệt động lực học
Lời giải chi tiết:
Nguyên lí I của nhiệt động lực học: Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được: \(\Delta U = A + Q\)
Câu hỏi 17 :
Để xác định nhiệt dung riêng của 1 kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa \(500g\) nước ở nhiệt độ \({15^0}C\) một miếng kim loại có \(m = 400g\) được đun nóng tới \({100^0}C\). Nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là \({20^0}C\). Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy \({C_{{H_2}O}} = {\rm{ }}4190{\rm{ }}J/kg.K\).
327.34 J/kg.K
327.3 J/kg.K
327 J/kg.K
327,37 J/kg.K
Đáp án: A
Phương pháp giải:
+ Vận dụng công thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc\Delta t\)
+ Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)
Lời giải chi tiết:
Nhiệt lượng tỏa ra: \({Q_{Kl}} = {m_{Kl}}.{C_{Kl}}\left( {{t_2}-t} \right) = 0,4.{C_{Kl}}.\left( {100-20} \right) = 32.{C_{Kl}}\)
Nhiệt lượng thu vào: \({Q_{thu}} = {Q_{{H_2}O}} = {m_{{H_2}O}}.{C_{{H_2}O}}\left( {t-{t_1}} \right) = 10475{\rm{ }}J\)
Ta có:
\(\begin{array}{l}{Q_{toa}} = {Q_{thu}}\\ \Leftrightarrow 32{C_{Kl}} = 10475\\ \Rightarrow {C_{Kl}} = 327,34J/Kg.K\end{array}\)
Câu hỏi 18 :
Để xác định nhiệt độ của 1 cái lò, người ta đưa vào một miếng sắt \(m = 22,3g\). Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào nhiệt lượng kế chứa \(450g\) nước ở \({15^0}C\), nhiệt độ của nước tăng lên tới \(22,{5^0}C\). Xác định nhiệt độ của lò. Biết nhiệt dung riêng của sắt là \(478{\rm{ }}J/\left( {kg.K} \right)\), của nước là \(4180{\rm{ }}J/\left( {kg.K} \right)\).
\(1345,{98^0}C\)
\(1234,{9^0}C\)
\(156,{3^0}C\)
\({1280^0}C\)
Đáp án: A
Phương pháp giải:
+ Vận dụng biểu thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc\Delta t\)
+ Áp dụng phương trình cân bằng: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)
Lời giải chi tiết:
+ Nhiệt lượng tỏa ra:
\(\begin{array}{l}{Q_{Fe}} = {m_{Fe}}.{C_{Fe}}\left( {{t_2}-t} \right) = \dfrac{{22,3}}{{1000}}.478.\left( {{t_2} - 22,5}\right)\\ = 10,6594{t_2}-239,8365J\end{array}\)
+ Nhiệt lượng thu vào:
\(\begin{array}{l}{Q_{{H_2}O}} = {m_{{H_2}O}}.{C_{{H_2}O}}\left( {t-{t_1}} \right) = \dfrac{{450}}{{1000}}.4180\left( {22,5 - 15} \right)\\ = 14107,5{\rm{ }}J\end{array}\)
+ Áp dụng phương trình cân bằng ta có:
\(\begin{array}{*{20}{l}}
{{Q_{toa}}{\rm{ }} = {Q_{thu}}}\\
{ \leftrightarrow 10,6594{t_2}-239,8365 = 14107,5}\\
{ \to {t_{2{\rm{ }}}} = 1345,{98^0}C}
\end{array}\)
Câu hỏi 19 :
Một cốc nhôm \(m = 100g\) chứa \(300g\) nước ở nhiệt độ \({20^0}C\). Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng \(75g\) vừa rút ra từ nồi nước sôi \({100^0}C\). Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Lấy
\({C_{Al}} = 880{\rm{ }}J/kg.K,{\rm{ }}{C_{Cu}} = 380{\rm{ }}J/kg.K,{C_{{H_2}O}} = {\rm{ }}4190{\rm{ }}J/kg.K\)
21,7oC
22,7oC
22oC
23oC
Đáp án: A
Phương pháp giải:
+ Vận dụng công thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc\Delta t\)
+ Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)
Lời giải chi tiết:
+ Nhiệt lượng tỏa ra:
\(\begin{array}{l}{Q_{Cu}} = {m_{Cu}}.{C_{Cu}}\left( {{\rm{ }}{t_2}-t} \right)\\ = \dfrac{{75}}{{1000}}.380.\left( {100 - t} \right)\\ = 2850-28,5tJ\end{array}\)
+ Nhiệt lượng thu vào:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}\begin{array}{l}{Q_{{H_2}O}} = {m_{{H_2}O}}.{C_{{H_2}O}}\left( {t-{t_1}} \right)\\ = \dfrac{{300}}{{1000}}.4190.\left( {t - 20} \right)\\ = 1257.t-25140\end{array}\\\begin{array}{l}{Q_{Al}} = {m_{Al}}.{C_{Al}}\left( {t-{t_1}} \right)\\ = \dfrac{{100}}{{1000}}.880.\left( {t - 20} \right)\\ = 88.t - 1760\end{array}\end{array}} \right.\)
\(\begin{array}{*{20}{l}}{{Q_{toa}} = {Q_{thu}}}\\{ \leftrightarrow 2850-28,5t = 1257.t-25140 + 88.t - 1760}\\{ \to t{\rm{ }} = {\rm{ }}21,{7^0}C}\end{array}\)
Câu hỏi 20 :
Người ta bỏ 1 miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng \(50g\) ở \(t = {136^0}C\) vào 1 nhiệt lượng kế có nhiệt dung là \(50{\rm{ }}J/K\) chứa \(100g\) nước ở \({14^0}C\). Xác định khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên, biết nhiệt độ khi cân bằng trong nhiệt lượng kế là \({18^0}C\). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài, \({C_{Zn}} = 337{\rm{ }}J/kg.K,{\rm{ }}{C_{Pb}} = 126{\rm{ }}J/Kg.K.\) của nước là \(4180{\rm{ }}J/\left( {kg.K} \right)\)
\({m_{Zn}} = 0,045{\rm{ }}kg,{\rm{ }}{m_{Pb}} = 0,005kg\)
\({m_{Zn}} = 0,245{\rm{ }}kg,{\rm{ }}{m_{Pb}} = 0,015kg\)
\({m_{Zn}} = 0,145{\rm{ }}kg,{\rm{ }}{m_{Pb}} = 0,015kg\)
\({m_{Zn}} = 0,0425{\rm{ }}kg,{\rm{ }}{m_{Pb}} = 0,005kg\)
Đáp án: A
Phương pháp giải:
- Vận dụng biểu thức tính nhiệt lượng; \(Q = mc\Delta t\)
+ Tính nhiệt lượng tỏa ra
+ Tính nhiệt lượng thu vào
+ Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)
Lời giải chi tiết:
Gọi \({t_1}\) là nhiệt độ ban đầu của miếng hợp kim, ta có \({t_1} = {136^0}C\)
\({t_2}\) là nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế, ta có \({t_2} = {14^0}C\)
\(t = {18^0}C\) - nhiệt độ khi cân bằng trong nhiệt lượng kế
+ Nhiệt lượng toả ra:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{Q_{Zn}} = {\rm{ }}{m_{Zn}}.{C_{Zn}}\left( {{t_1}-t} \right) = {m_{Zn}}.337.\left( {136 - 18} \right) = 39766{m_{Zn}}}\\{{Q_{Pb}} = {m_{Pb}}.{C_{Pb}}\left( {{t_1}-t} \right) = {m_{Pb}}.126.\left( {136 - 18} \right) = 14868{m_{Pb}}}\end{array}} \right.\)
+ Nhiệt lượng thu vào:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{Q_{{H_2}O}} = {m_{{H_2}O}}.{C_{{H_2}O}}\left( {t-{t_2}} \right) = \dfrac{{100}}{{1000}}.4180\left( {18 - 14} \right) = 1672{\rm{ }}J}\\{{Q_{NLK}}{\rm{ }} = C'\left( {t-{t_2}} \right) = 50.\left( {18 - 14} \right) = 200{\rm{ }}J}\end{array}} \right.\)
+ Ta có, phương trình cân bằng nhiệt:
\(\begin{array}{l}{Q_{toa}} = {Q_{thu}}\\ \leftrightarrow 39766{m_{Zn}} + 14868{m_{Pb}} = 1672 + 200{\rm{ }}\left( 1 \right)\end{array}\)
Mặt khác, theo đầu bài, ta có: \({m_{Zn}} + {m_{Pb}} = 50g=0,05kg{\rm{ }}\left( 2 \right)\)
Từ (1) và (2), ta có:
\(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}39766{m_{Zn}} + 14868{m_{Pb}} = 1872\\{m_{Zn}} + {m_{Pb}} = 0,05\end{array} \right.\\ \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{m_{Zn}} = 0,045kg\\{m_{Pb}} = 4,{67.10^{ - 3}} \approx 0,005kg\end{array} \right.\end{array}\)
Câu hỏi 21 :
Một ấm đun nước bằng nhôm có \(m = 350g\), chứa \(2,75kg\) nước được đun trên bếp. Khi nhận được nhiệt lượng \(650KJ\) thì ấm đạt đến nhiệt độ \({60^0}C\). Hỏi nhiệt độ ban đầu của ấm, biết \({C_{Al}} = 880{\rm{ }}J/kg.K,{C_{{H_2}O}} = 4190{\rm{ }}J/kg.K\)
5.1oC
5.2oC
5.3oC
5.5oC
Đáp án: A
Phương pháp giải:
+ Vận dụng công thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc\Delta t\)
+ Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)
Lời giải chi tiết:
Nhiệt lượng thu vào: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{Q_{{H_2}O}} = {m_{{H_2}O}}.{C_{{H_2}O}}\left( {t-{t_1}} \right) = 691350-11522,5{t_1}}\\{{Q_{Al}} = {m_{Al}}.{C_{Al}}\left( {t-{t_1}} \right) = 19320-322{t_1}}\end{array}} \right.\)
Nhiệt lượng ấm nhôm đựng nước nhận được:
Câu hỏi 22 :
Một viên đạn bằng chì khối lượng m, bay với vận tốc \(v = 195{\rm{ }}m/s\), va chạm mềm vào một quả cầu bằng chì cùng khối lượng m đang đứng yên. Nhiệt dung riêng của chì là \(c = 130{\rm{ }}J/kg.K\). Nhiệt độ ban đầu của viên đạn và quả cầu bằng nhau. Coi nhiệt lượng truyền ra môi trường là không đáng kể. Độ tăng nhiệt độ của viên đạn và quả cầu là:
\({146^0}C\)
\({73^0}C\) .
\({37^0}C\).
\({14,6^0}C\) .
Đáp án: B
Phương pháp giải:
+ Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: \(P = P'\)
+ Tính độ giảm động năng
Lời giải chi tiết:
Theo định luật bảo toàn động lượng: mv = (m + m)v’ ⇒ v’ = v/2
Độ hao hụt cơ năng:
Câu hỏi 23 :
Máy hơi nước công suất \(10kW\) tiêu thụ \(10kg\) than đá trong \(1\) giờ. Biết hơi nước vào và ra xilanh có nhiệt độ \({227^0}C\) và \({100^0}C\). Năng suất tỏa nhiệt của than đá là \({3,6.10^7}J/kg\). Hiệu suất thực của máy và của một động cơ nhiệt lí tưởng làm việc giữa hai nhiệt độ nói trên là:
10% và 15%
15% và 80%
10% và 25,4%
15% và 75,5%
Đáp án: C
Phương pháp giải:
+ Sử dụng biểu thức tính nhiệt lượng: \(Q = Lm\)
+ Sử dụng biểu thức tính công: \(A = Pt\)
+ Sử dụng biểu thức tính hiệu suất: \(H = \frac{A}{{{Q_1}}}\)
+ Hiệu suất lí tưởng: \(H = \frac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}}\)
Lời giải chi tiết:
+ Nhiệt lượng \({Q_1} = Lm = {3,6.10^7}.10 = {3,6.10^8}J\)
+ Công: \(A = Pt = {10.10^3}.\left( {60.60} \right) = {0,36.10^8}J\)
+ Hiệu suất thực của máy: \(H = \frac{A}{{{Q_1}}} = \frac{{{{0,36.10}^8}}}{{{{3,6.10}^8}}} = 0,1 = 10\% \)
+ Hiệu suất của động cơ nhiệt lí tưởng:
\(H = \frac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{\left( {227 + 273} \right) - \left( {100 + 273} \right)}}{{227 + 273}} = 0,254 = 25,4\% \)
Câu hỏi 24 :
Động cơ nhiệt lí tưởng mỗi chu trình truyền \(80\% \) nhiệt lượng nhận được cho nguồn lạnh. Biết nhiệt độ của nguồn lạnh là \({30^0}C\). Nhiệt độ của nguồn nóng là:
200K
400K
378,75K
242,4K
Đáp án: C
Phương pháp giải:
Vận dụng biểu thức tính hiệu suất: \(H = \dfrac{A}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}}\)
Lời giải chi tiết:
Theo đề bài ta có: \({Q_2} = 0,8{Q_1}\)
Mặt khác:
\(\begin{array}{l}H = \dfrac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}}\\ \to \dfrac{{{Q_2}}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = 0,8\\ \to {T_1} = \dfrac{{{T_2}}}{{0,8}} = \dfrac{{\left( {30 + 273} \right)}}{{0,8}} = 378,75K\end{array}\)
Câu hỏi 25 :
Chu trình hoạt động của một động cơ nhiệt như hình vẽ:
20%
16%
17,8%
26%
Đáp án: D
Phương pháp giải:
+ Xác định các quá trình từ đó áp dụng các biểu thức của các đẳng quá trình
+ Sử dụng phương trình Cla-pe-rôn - Men-đê-lê-ép: \(pV = n{\rm{R}}T\)
+ Áp dụng biểu thức tính hiệu suất: \(H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}}\)
Lời giải chi tiết:
Ta có:
+ Quá trình \(1 \to 2\) : đẳng tích:
Theo định luật Sáclơ, ta có: \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \to {T_2} = \frac{{{p_1}}}{{{p_2}}}{T_1} = 4{T_1}\)
\({A_{12}} = 0 \to {Q_{12}} = \Delta {U_{12}} = 1,5\frac{m}{M}R\left( {{T_2} - {T_1}} \right) = 4,5.\frac{m}{M}R{T_1}\)
Nhận thấy: \({Q_{12}} > 0 \to \) khí nhận nhiệt bằng \({Q_{12}}\)
+ Quá trình \(2 \to 3\) : đẳng áp
Ta có: \(\frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{V_3}}}{{{T_3}}} \to {T_3} = \frac{{{V_3}}}{{{V_2}}}{T_2} = 4{T_2} = 16{T_1}\)
\({A_{23}} = {p_2}\left( {{V_3} - {V_2}} \right) = 4{p_0}\left( {4{V_0} - {V_0}} \right) = 12{p_0}{V_0} = 12\frac{m}{M}R{T_1}\)
Nhiệt lượng mà khí nhận được: \({Q_{23}} = \Delta {U_{23}} + {A_{23}} = 30\frac{m}{M}R{T_1}\)
+ Quá trình \(3 \to 4\): đẳng tích:
Ta có: \(\frac{{{p_3}}}{{{T_3}}} = \frac{{{p_4}}}{{{T_4}}} \to {T_4} = \frac{{{p_4}}}{{{p_3}}}{T_3} = \frac{{{T_3}}}{4} = 4{T_1}\)
\({A_{34}} = 0 \to {Q_{34}} = 1,5\frac{m}{M}R\left( {{T_4} - {T_3}} \right) = - 18\frac{m}{M}R{T_1}\)
\({Q_{34}} < 0 \to \) khí tỏa nhiệt bằng \(\left| {{Q_{34}}} \right|\)
+ Quá trình \(4 \to 1\): đẳng áp:
\({A_{41}} = {p_1}\left( {{V_1} - {V_4}} \right) = {p_0}\left( {{V_0} - 4{V_0}} \right) = - 3{p_0}{V_0} = - 3\frac{m}{M}R{T_1}\)
\(\Delta {U_{41}} = 1,5\frac{m}{M}R\left( {{T_1} - {T_4}} \right) = - 4,5\frac{m}{M}R{T_1}\)
\({Q_{41}} = {A_{41}} + {Q_{41}} = - 7,5\frac{m}{M}R{T_1}\)
\({Q_{41}} < 0 \to \) khí tỏa nhiệt bằng \(\left| {{Q_{41}}} \right|\)
- Tổng nhiệt lượng khí nhận trong một chu trình: \({Q_1} = {Q_{12}} + {Q_{23}} = 34,5\frac{m}{M}R{T_1}\)
- Tổng nhiệt lượng khí tỏa ra trong một chu trình: \({Q_2} = \left| {{Q_{34}}} \right| + \left| {{Q_{41}}} \right| = 25,5\frac{m}{M}R{T_1}\)
+ Hiệu suất của động cơ:
\(H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{{34,5 - 25,5}}{{34,5}} \approx 0,26 = 26\% \)