Từ khoá gợi ý
Câu hỏi 1 :
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 2 :
Phát biểu nguyên lí II của Các-nô:
Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
Động cơ nhiệt có thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành nội năng.
Động cơ nhiệt có thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành nội năng.
Đáp án: A
Lời giải chi tiết:
Cách phát biểu của Các-nô: Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
Câu hỏi 3 :
Chọn phát biểu không đúng?
Quá trình không thuận nghịch là quá trình vật không 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 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: D
Lời giải chi tiết:
A, B, C - đúng
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 4 :
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 5 :
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 6 :
Chọn phương án đúng?
Quá trình thuận nghịch là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu mà khi có sự can thiệp của vật khác.
Quá trình không thuận nghịch: là quá trình vật có 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: C
Lời giải chi tiết:
A – 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.
B – sai vì: Quá trình không thuận nghịch: là quá trình vật không thể tự trở về trạng thái ban đầu.
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 :
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 8 :
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 9 :
Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5J cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pittong đi một đoạn 5cm. Tính độ biến thiên nội năng của chất khí. Biết lực ma sát giữa pittong và xilanh có độ lớn 20N:
Đáp án: A
Phương pháp giải:
Công thức tính công: \(A = F.s.\cos \alpha \)
Độ biến thiên nội năng: \(\Delta U = A + Q\)
Lời giải chi tiết:
Công do chất khí thực hiện để thắng lực ma sát có độ lớn là: \(\left| A \right| = F.l = 20.0,05 = 1J\)
Chất khí nhận nhiệt lượng và thực hiện công nên: \(\left\{ \begin{array}{l}Q > 0\\A < 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}Q = 1,5J\\A = - 1J\end{array} \right.\)
Độ biến thiên nội năng là: \(\Delta U = A + Q = - 1 + 1,5 = 0,5J\)
Câu hỏi 10 :
Xác định hiệu suất của 1 động cơ nhiệt biết rằng khi nó thực hiện được công 40 kJ thì nó nhả cho nguồn lạnh nhiệt lượng 160 kJ.
Đáp án: B
Phương pháp giải:
Hiệu suất của động cơ nhiệt: \(H = \dfrac{{\left| A \right|}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}}\)
Trong đó:
+ Q1 (J): Nhiệt lượng lấy từ nguồn nóng.
+ Q2 (J): Nhiệt lượng nhường cho nguồn lạnh.
+ A = Q1 – Q2 (J): Công có ích của động cơ.
Lời giải chi tiết:
Nhiệt lượng nguồn nóng cung cấp:
\({Q_1} = \left| A \right| + {Q_2} = 40 + 160 = 200kJ\)
Hiệu suất của động cơ nhiệt này là:
\(H = \dfrac{{\left| A \right|}}{{{Q_1}}} = \dfrac{{40}}{{200}} = 0,2 = 20\% \)
Câu hỏi 11 :
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 12 :
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:
\(H = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} = \frac{{34,5 - 25,5}}{{34,5}} \approx 0,26 = 26\% \)