Từ khoá gợi ý
Câu hỏi 1 :
Nguyên lí II của nhiệt động lực học được phát biểu dưới 2 cách của
Clau-di-út và Bôi-lơ
Sác-lơ và Clau-di-út
Gay-luy-sác và Các-nô
Clau-di-út và Các-nô
Đáp án: D
Lời giải chi tiết:
Có 2 cách phát biểu nguyên lí II của nhiệt động lực học là cách phát biểu của Clau-di-út và cách phát biểu của Các-nô
Câu hỏi 2 :
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 3 :
Phát biểu nguyên lí II của Clau-di-út:
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật nóng sang vật lạnh hơn.
Nhiệt tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
Nhiệt có thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
Đáp án: C
Lời giải chi tiết:
Cách phát biểu của Clau-di-út: Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
Câu hỏi 4 :
Động cơ nào sau đây không phải là động cơ nhiệt?
Động cơ hơi nước
Động cơ của xe máy Honda
Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà
Động cơ đốt trong
Đáp án: C
Lời giải chi tiết:
A, B, D – là động cơ nhiệt
C - Động cơ chạy máy phát điện của nhà máy thủy điện Sông Đà không phải là động cơ nhiệt
Câu hỏi 5 :
Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt gồm:
Nguồn nóng, bộ phận phát động, nguồn lạnh
Nguồn nóng và nguồn lạnh
Nguồn nóng, nguồn lạnh và nguồn trung gian
Nguồn nóng, nguồn lạnh và bộ phận ống xả
Đáp án: A
Lời giải chi tiết:
Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt gồm:
Câu hỏi 6 :
Chọn phương án đúng. Nội năng của một vật là :
tổng động năng và thế năng của vật.
tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công.
nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
Đáp án: B
Phương pháp giải:
Sử dụng lí thuyết về nội năng: nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Lời giải chi tiết:
A- sai vì tổng động năng và thế năng của vật là cơ năng, không phải nội năng
B- đúng vì nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
C,D- sai vì nhiệt lượng và công mà hệ nhận được chỉ liên qua đến độ biến thiên nội năng (sự tăng giảm nội năng) chứ không phải nội năng
Câu hỏi 7 :
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy được chuyển hóa thành
nội năng.
cơ năng.
nhiệt năng.
nhiệt lượng.
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 8 :
Biểu thức xác định hiệu suất của động cơ nhiệt là:
\(H = \frac{{{Q_1}}}{A}\)
\(H = {Q_1}A\)
\(H = \frac{A}{{{Q_1}}}\)
\(H = {A^{{Q_1}}}\)
Đáp án: C
Lời giải chi tiết:
Hiệu suất của động cơ nhiệt: \(H = \frac{A}{{{Q_1}}}\)
Câu hỏi 9 :
Câu nào sau đây nói về nhiệt lượng là không đúng?
Nhiệt lượng là số đo độ tăng nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt.
Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng.
Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng.
Nhiệt lượng không phải là nội năng.
Đáp án: B
Phương pháp giải:
- Sử dụng định nghĩa về nội năng: nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
- Sử dụng lí thuyết về khái niệm nhiệt lượng: nhiệt lượng là lượng nhiệt mà vật nhận thêm hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt
Lời giải chi tiết:
A- đúng vì theo nguyên lí I nhiệt động lực học ta có trong quá trình truyền nhiệt thì độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng \(\Delta U = {\rm{Q}}\)
B- sai vì một vật lúc nào cũng có nội năng, nhưng nhiệt lượng chỉ có khi có sự biến thiên nội năng
C- đúng vì đơn vị của nhiệt lượng và của nội năng đều là J
D- đúng vì nhiệt lượng không phải là nội năng, nhiệt lượng chỉ là độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt
Câu hỏi 10 :
Độ biến thiên nội năng trong quá trình đẳng nhiệt có giá trị là:
\(\Delta U = Q\)
\(\Delta U = A\)
\(\Delta U = T\)
\(\Delta U = 0\)
Đáp án: D
Lời giải chi tiết:
Ta có, trong quá trình đẳng nhiệt
\(T = 0 \to \Delta U = 0\) nên \(Q = - A\)
Câu hỏi 11 :
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 12 :
Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì
Q < 0 và A > 0.
Q > 0 và A> 0.
Q > 0 và A < 0.
Q < 0 và A < 0.
Đáp án: C
Phương pháp giải:
Sử dụng qui ước về dấu của Q và A trong biểu thức tính độ biến thiên nội năng \(\Delta U = A + {\rm{Q}}\)
Lời giải chi tiết:
- Qui ước dấu:
+ Nếu Q > 0: hệ nhận nhiệt lượng; Q < 0: hệ nhả nhiệt lượng
+ Nếu A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ sinh công
Câu hỏi 13 :
Chọn phát biểu đúng?
Quá trình không thuận nghịch là quá trình vật có thể tự trở về trạng thái ban đầu
Quá trình truyền nhiệt là một quá trình không thuận nghịch
Dao động điều hòa của con lắc đơn là quá trình không thuận nghịch
Quá trình thuận nghịch là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu khi có sự can thiệp của vật khác.
Đáp án: B
Lời giải chi tiết:
A - sai vì: Quá trình không thuận nghịch: là quá trình vật không thể tự trở về trạng thái ban đầu.
B - đúng
C - sai vì: Dao động điều hòa của con lăc đơn là qua trình thuận nghịch
D - sai vì: 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 14 :
Các cách làm thay đổi nội năng là:
Thực hiện công
Truyền nhiệt
Không cách nào cả
A và B
Đáp án: D
Lời giải chi tiết:
Có 2 cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt
Câu hỏi 15 :
Câu nào sau đây nói về nội năng không đúng?
Nội năng là một dạng năng lượng.
Nội năng là nhiệt lượng.
Nội năng có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác.
Nội năng của một vật có thể tăng lên, hoặc giảm đi.
Đáp án: B
Phương pháp giải:
- Sử dụng định nghĩa về nội năng: nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
- Sử dụng nguyên lí I nhiệt động lực học: \(\Delta U = A + {\rm{Q}}\)
Lời giải chi tiết:
A- đúng vì nội năng là một dạng năng lượng và được tính bằng tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
B- sai vì trong quá trình truyền nhiệt thì độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng \(\Delta U = {\rm{Q}}\); còn nội năng không phải nhiệt lượng
C- đúng vì nội năng có thể chuyển hóa thành nhiệt năng, cơ năng…
D- đúng vì nội năng có thể tăng lên hoặc giảm đi, phần tăng lên hoặc giảm đi của nội năng được gọi là độ biến thiên nội năng \(\Delta U\)
Câu hỏi 17 :
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 18 :
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 19 :
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 20 :
Trong một quá trình nung nóng đẳng áp ở áp suất \(1,{5.10^5}\;Pa\), một chất khí tăng thể tích từ \(40{\rm{ }}d{m^3}\) đến \(60{\rm{ }}d{m^3}\) và tăng nội năng một lượng là \(4,28{\rm{ }}J\). Nhiệt lượng truyền cho chất khí là:
1280 J.
3004,28 J.
7280 J.
– 1280 J.
Đáp án: B
Phương pháp giải:
+ Áp dụng biểu thức tính công trong quá trình đẳng áp: \(A = p\Delta V\)
+ Áp dụng biểu thức biến thiên nội năng: \(\Delta U = A + Q\)
Lời giải chi tiết:
+ Công do chất khí thực hiện \(A = p.\Delta V = 1,{5.10^5}{.2.10^{ - 2}}\; = 3000J\)
Vì khí nhận nhiệt lượng và thực hiện công nên \(A < 0\).
+ Theo nguyên lí I: \(Q = \Delta U-A = 4,28 - \left( { - 3000} \right) = 3004,28J\)
Câu hỏi 21 :
Nhiệt lượng cần cung cấp cho \(0,5kg\) nước ở \({0^0}C\) đến khi nó sôi là bao nhiêu? Nếu biết nhiệt dung của nước là xấp xỉ \({4,18.10^3}J/\left( {kg.K} \right)\)
\({2,09.10^5}J\)
\({3.10^5}J\)
\({4,18.10^5}J\)
\({5.10^5}J\)
Đáp án: A
Phương pháp giải:
Sử dụng công thức tính nhiệt lượng \({\rm{Q}} = {\rm{mc}}\Delta {\rm{t}}\)
Lời giải chi tiết:
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,5 kg nước ở \({0^0}C\) sôi là: \({\rm{Q}} = {0,5.4,18.10^3}.(100 - 0) = 209000(J)\)
Câu hỏi 22 :
Biết nhiệt dung của nước xấp xỉ là \({4,18.10^3}J/\left( {kg.K} \right)\). Nhiệt lượng cần cung cấp cho \(1kg\) nước ở \({20^0}C\) sôi là :
\({8.10^4}J\)
\(10.{\rm{ }}{10^4}J\)
\(33,44.{\rm{ }}{10^4}J\)
\({32.10^3}J\)
Đáp án: C
Phương pháp giải:
Sử dụng công thức tính nhiệt lượng \({\rm{Q}} = {\rm{mc}}\Delta {\rm{t}}\)
Lời giải chi tiết:
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước ở \({20^0}C\) sôi là: \({\rm{Q}} = {1.4,18.10^3}.(100 - 20) = 334400(J)\)
Câu hỏi 23 :
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng \(100J\). Khí nở ra thực hiện công \(70J\) đẩy pittông lên. Độ biến thiên nội năng của khí là :
\(20J\)
\(30J\)
\(40J\)
\(50J\)
Đáp án: B
Phương pháp giải:
Sử dụng biểu thức nguyên lí I tính độ biến thiên nội năng \(\Delta U = A + {\rm{Q}}\)
Lời giải chi tiết:
- Ta có : độ biến thiên nội năng \(\Delta U = A + {\rm{Q}}\)
- Qui ước dấu:
+ Nếu Q > 0: hệ nhận nhiệt lượng; Q < 0: hệ nhả nhiệt lượng
+ Nếu A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ sinh công
=> độ biến thiên nội năng của khối khí khi nhận nhiệt lượng 100J và tực hiện công 70J là : \(\Delta U = A + {\rm{Q = - 70 + 100 = 30 (J)}}\)
Câu hỏi 24 :
Người ta thực hiện công \(100J\) để nén khí trong một xilanh. Biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng \(20J\) độ biến thiên nội năng của khí là :
\(80J\)
\(100J\)
\(120J\)
\(20J\)
Đáp án: A
Phương pháp giải:
Sử dụng biểu thức nguyên lí I tính độ biến thiên nội năng \(\Delta U = A + {\rm{Q}}\)
Lời giải chi tiết:
- Ta có : độ biến thiên nội năng \(\Delta U = A + {\rm{Q}}\)
- Qui ước dấu:
+ Nếu Q > 0: hệ nhận nhiệt lượng; Q < 0: hệ nhả nhiệt lượng
+ Nếu A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ sinh công
=> độ biến thiên nội năng của khối khí khi nhận công 100J và nhả ra môi trường nhiệt lượng 20J là : \(\Delta U = A + {\rm{Q = 100 - 20 = 80 (J)}}\)
Câu hỏi 25 :
Một bình nhôm khối lượng ơ chứa \(0,118{\rm{ }}kg\) nước ở nhiệt độ . Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng ở đã được nung nóng tới \({75^0}C\). Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài, nhiệt dụng riêng của nhôm là \({0,92.10^3}J/\left( {kg.K} \right)\); của nước là \({\rm{?a}}\); của sắt là \({0,46.10^3}J/\left( {kg.K} \right)\). Nhiệt độ của nước khi bắt đầu cân bằng là:
\(t{\rm{ }} = {\rm{ }}{10^0}C\)
\(t{\rm{ }} = {\rm{ }}{15^0}C\)
\(t{\rm{ }} = {\rm{ }}{20^0}C\)
\(t{\rm{ }} = {\rm{ }}{25^0}C\)
Đáp án: D
Phương pháp giải:
- Sử dụng công thức tính nhiệt lượng \({\rm{Q}} = {\rm{mc}}\Delta {\rm{t}}\)
- Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: \({{\rm{Q}}_{toa}}{\rm{ = }}{{\rm{Q}}_{thu}}\)
Lời giải chi tiết:
- Gọi nhiệt độ khi hệ cân bằng nhiệt là \({t^0}C\)(\({20^0}C < t < {75^0}C\))
- Nhiệt lượng do miếng sắt tỏa ra là: \({{\rm{Q}}_{toa(Fe)}}{\rm{ = }}{{\rm{m}}_{Fe}}{{\rm{c}}_{Fe}}\Delta {\rm{t = 0}}{\rm{,2}}{.0,46.10^3}.(75 - t) = 92(75 - t)(J)\)
- Nhiệt lượng do bình nhôm thu vào là: \({{\rm{Q}}_{thu(Al)}}{\rm{ = }}{{\rm{m}}_{Al}}{{\rm{c}}_{Al}}\Delta {\rm{t = 0}}{\rm{,5}}{.0,92.10^3}.(t - 20) = 460(t - 20)(J)\)
- Nhiệt lượng do nước thu vào là: \({{\rm{Q}}_{thu(nuoc)}}{\rm{ = }}{{\rm{m}}_{nuoc}}{{\rm{c}}_{nuoc}}\Delta {\rm{t = 0}}{\rm{,118}}{.4,18.10^3}.(t - 20) = 493,24(t - 20)(J)\)
- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt \({{\rm{Q}}_{toa}}{\rm{ = }}{{\rm{Q}}_{thu}}\)ta có: \(92(75 - t) = 460(t - 20) + 493,24(t - 20) \to {24,84^0}C\)
Câu hỏi 26 :
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:
\(H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{{34,5 - 25,5}}{{34,5}} \approx 0,26 = 26\% \)