Ở bài học trước, các em đã được làm quen với 3 khái niệm liên quan đến mặt năng lượng của chất khí là nội năng, công và nhiệt lượng. Ba đại lượng này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Và mối quan hệ này sẽ được thể hiện trong 2 nguyên lý cơ bản của NĐLH là nguyên lí I và II. Các nguyên lý này có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghệ, đặc biệt là công nghệ về các máy nhiệt. Đó cũng là nội dung chính của bài học ngày hôm nay.
Mời các em cùng theo dõi bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học để nắm rõ hơn về nội dung bài học mới nhé.
Độ biến thiên nọi năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
\(\Delta U = A + Q\)
Qui ước dấu :
\(\Delta U\) > 0: nội năng tăng; \(\Delta U\) < 0: nội năng giảm.
Q > 0 : hệ nhận nhiệt lượng.
Q < 0 : hệ truyền nhiệt lượng.
A > 0 : hệ nhận công.
A < 0 : hệ thực hiện công.
Ví dụ :
ΔU = Q: Truyền nhiệt, Q > 0 : hệ thu nhiệt lượng ; Q < 0 : hệ tỏa nhiệt lượng.
ΔU = A: Thực hiện công, A > 0 : nhận công ; A < 0 thực hiện công.
ΔU = A + Q: Truyền nhiệt và thực hiện công, Q > 0 hệ thu nhiệt lượng ; A < 0 thực hiện công.
ΔU = A + Q: Truyền nhiệt và thực hiện công, Q > 0 hệ thu nhiệt lượng ; A < 0 nhận công.
Xét một khối khí lí tưởng chuyển từ trạng thái 1 \(\left( {{p_1},{\rm{ }}{v_1},{\rm{ }}{T_1}} \right)\) sang trạng thái 2 \(\left( {{p_2},{\rm{ }}{v_2},{\rm{ }}{T_2}} \right)\):
Với quá trình đẳng nhiệt (Q = 0), ta có :
ΔU = A
Độ biến thiên nội năng bằng công mà hệ nhận được. Quá trình đẳng nhiệt là quá trình thực hiện công.
Với quá trình đẳng áp \(\left( {A \ne 0;{\rm{ }}Q{\rm{ }} \ne {\rm{ }}0} \right)\) , ta có:
ΔU = A + Q
Độ biến thiên nội năng bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được.
Với quá trình đẳng tích (A = 0), ta có :
ΔU = Q
Độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được. Quá trình đẳng tích là quá trình truyền nhiệt
a) Quá trình thuận nghịch.
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) Quá trình không thuận nghịch.
Quá trình không thuận nghịch là quá trình chỉ có thể xảy ra theo một chiều xác định, không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại. Muốn xảy ra theo chiều ngược lại phải cần đến sự can thiệp của vật khác.
a) Cách phát biểu của Clau-di-út.
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn.
b) Cách phát biểu của Các-nô.
Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
Nguyên lí II nhiệt động lực học có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kỉ thuật.
Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt :
Mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là :
Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng (Q1).
Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công (A) gọi là tác nhân và các thiết bị phát động.
Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do tác nhân toả ra (Q2).
Nguyên tắc hoạt động:
Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q1 cho bộ phận phát động để bộ phận này chuyển hóa thành công A.
Theo nguyên lý II thì bộ phận phát độngkhông thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. Do đó cần có nguồn lạnh để nhận phần nhiệt lượng Q2 còn lại.
Minh hoạ động cơ nhiệt:
Hiệu suất của động cơ nhiệt :
\(H = \frac{{\left| A \right|}}{{{Q_1}}} = \frac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}} < 1\)
Theo nguyên lý I nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng của vật bằng :
A. Tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được.
B. Nhiệt lượng mà hệ nhận được.
C. Tích của công và nhiệt lượng mà hệ nhận được.
D. Công mà hệ nhận được.
Nguyên lý I nhiệt động lực học
Độ biến thiên nọi năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
\(\Delta U = A + Q\)
Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng lên 0,5 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất là không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
Nguyên lí I nhiệt động lực học :
\(\Delta U = Q + A\)
Công mà chất khí thực hiện có độ lớn:
\(A = p. \Delta V = 8.106.0,5 = 4.106 J.\)
Do khí trong bình nhận nhiệt Q > 0 và thực hiện công A < 0
Độ biến thiên nội năng của khí
\(\Delta U = 6.10^6 - 4.10^6 = 2.10^6 J\).
Người ta cung cấp cho khí trong xi lanh một nhiệt lượng 1J . Khí nở đẩy pit tông đi được một đoạn đường 3cm với một lực có độ lớn 4N. Tính độ biến thiên nội năng của khí?
Công mà chất khí thực hiện có độ lớn
\(A = F.\Delta l = 4.{\rm{ }}0,03 = 0,12{\rm{ }}\left( J \right)\)
Do khí trong bình nhận nhiệt Q > 0 và thực hiện công A < 0
Độ biến thiên nội năng của khí
\(\Delta U = Q + A{\rm{ }} = 1 - 0,12 = 0,88J\)
Qua bài giảng Các nguyên lí của nhiệt động lực học này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Phát biểu và viết được công thức của nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học (NĐLH); nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong công thức.
Phát biểu được nguyên lí thứ hai của NĐLH.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 33 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Người ta cung cấp cho khí trong một xilanh nằm ngang nhiệt lượng 1,5 J. Khí nở ra đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm với một lực có độ lớn là 20 N. Tính độ biến thiên nội năng của khí.
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100 J. Khí nở ra thực hiện công 70 J đẩy pit-tông lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí .
Người ta cung cấp cho khí trong xi lanh một nhiệt lượng 1J . Khí nở đẩy pit tông đi được một đoạn đường 3cm với một lực có độ lớn 4N. Tính độ biến thiên nội năng của khí?
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 33để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 179 SGK Vật lý 10
Bài tập 2 trang 179 SGK Vật lý 10
Bài tập 3 trang 179 SGK Vật lý 10
Bài tập 4 trang 180 SGK Vật lý 10
Bài tập 5 trang 180 SGK Vật lý 10
Bài tập 6 trang 180 SGK Vật lý 10
Bài tập 7 trang 180 SGK Vật lý 10
Bài tập 8 trang 180 SGK Vật lý 10
Bài tập 1 trang 291 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 291 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 291 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 1 trang 299 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 299 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 299 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 299 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 33.1 trang 79 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.2 trang 79 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.3 trang 79 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.4 trang 79 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.5 trang 80 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.6 trang 80 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.7 trang 80 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.8 trang 80 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.9 trang 81 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.10 trang 81 SBT Vật lý 10
Bài tập 33.11 trang 81 SBT Vật lý 10
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Người ta cung cấp cho khí trong một xilanh nằm ngang nhiệt lượng 1,5 J. Khí nở ra đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm với một lực có độ lớn là 20 N. Tính độ biến thiên nội năng của khí.
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100 J. Khí nở ra thực hiện công 70 J đẩy pit-tông lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí .
Người ta cung cấp cho khí trong xi lanh một nhiệt lượng 1J . Khí nở đẩy pit tông đi được một đoạn đường 3cm với một lực có độ lớn 4N. Tính độ biến thiên nội năng của khí?
Trường hợp nào sau đây ứng với quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng ?
Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng lên 0,5 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất là không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
Người ta cung cấp nhiệt lượng cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm và nội năng của chất khí tăng 0,5 J. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xilanh là 20 N. Nhiệt lượng đã cung cấp cho chất khí là
Hiệu suất của một động cơ nhiệt là 40%, nhiệt lượng nguồn nóng cung cấp là 800J. Công mà động cơ nhiệt thực hiện là
Một động cơ nhiệt nhận từ nguồn nóng một nhiệt lượng 1200J và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng 900J. Hiệu suất của động cơ là
Trong một chu trình của động cơ nhiệt lí tưởng, chất khí thực hiện một công bằng 2.103 J và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng bằng 6.103 J. Hiệu suất của động cơ đó bằng
Phát biểu nào sau đây phù hợp với nguyên lí II nhiệt động lực học ?
Phát biểu và viết hệ thức của nguyên lí I NĐLH, nêu tên đơn vị, quy ước dấu của các đại lượng trong hệ thức.
Phát biểu nguyên lí II NĐLH.
Trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn tả đúng quá trình nung nóng khí trong một bình kín khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình.
A. \(\Delta U = A\) ; B. \(\Delta U = Q + A\) ;
C. \(\Delta U = 0\) ; D.\(\Delta U = Q\) .
Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức ∆U = A + Q phải có giá trị nào sau đây?
A. Q < 0 và A > 0 ; B. Q > 0 và A > 0;
C. Q > 0 và A < 0; D. Q < 0 và A < 0.
Trường hợp nào sau đây ứng với quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng ?
A. \(\Delta U = Q\) với Q > 0 ;
B. \(\Delta U = Q + A\) với A > 0 ;
C. \(\Delta U = Q + A\) với A < 0 ;
D. \(\Delta U = Q\) với Q < 0.
Người ta thực hiện công 100 J để nén khí trong một xi-lanh. Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J.
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100 J. Khí nở ra thực hiện công 70 J đẩy pit-tông lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí .
Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng lên 0,5 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất là không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
Một người có khối lượng 60kg nhảy từ cầu nhảy ở độ cao 5m xuống một bể bơi. Tính độ biến thiên nội năng của nước trong bể bơi. Bỏ qua các hao phí năng lượng thoát ra ngoài khối nước trong bể bơi. Lấy g = 10m/s2
Một cốc nhôm khối lượng 100g chứa 300g nước ở nhiệt độ 20oC. Người ta thả vào cốc nước một chiếc thìa đồng khối lượng 75g vừa rút ra khỏi nồi nước sôi ở 100oC. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.độ, của đồng là 380J/kg.độ và của nước là 4,19.103J/kg.độ.
Người ta cọ xát một miếng sắt dẹt khối lượng 100g trên một tấm gỗ. Sau một lát thì thấy miếng sắt nóng lên thêm 12oC. Hỏi người ta đã tốn một công là bao nhiêu để thắng ma sát, giả sử rằng 40% công đó được dùng để làm nóng miếng sắt? Cho biết nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kg.độ.
Một lượng khí được dãn từ thể tích V1 đến thể tích V2 (V2 > V1). Trong quá trình nào lượng khí thực hiện công ít nhất?
A. Trong quá trình dãn đẳng áp.
B. Trong quá trình dãn đẳng nhiệt.
C. Trong quá trình dãn đẳng áp rồi đẳng nhiệt.
D. Trong quá trình dãn đẳng nhiệt rồi đẳng áp.
Một lượng khí không đổi ở trạng thái 1 có thể tích V1 áp suất p1, dãn đẳng nhiệt đến trạng thái 2 có thể tích V2 = 2.V1 và áp suất p2 = p1/2. Sau đó dãn đẳng áp trong trạng thái 3 có thể tích V3 = 3.V1. Vẽ đồ thị biểu diễn các quá trình trên. Dùng đồ thị để so sánh công của khí trong các quá trình trên.
Một lượng khí lí tưởng có thể tích V1 = 1 lít, áp suất p1 = 1atm được dãn đẳng nhiệt tới khi đạt thể tích V2 = 2 lít. Sau đó người ta làm lạnh khí, áp suất của khí giảm đi một nửa, còn thể tích thì không đổi. Cuối cùng thì dãn đẳng áp tới khi thể tích đạt giá trị V3 = 4 lít. Vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của p vào V và dùng đồ thị để so sánh công trong các quá trình.
Lấy 2,5 mol khí lí tưởng ở nhiệt độ 300K. Nung nóng đẳng áp khí này cho đến khi thể tích của nó bằng 1,5 lần thể tích lúc đầu. Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình này là 11,04 kJ. Tính công mà khí này thực hiện và độ tăng nội năng.
Công thức nào sau đây mô tả đúng nguyên lí I của nhiệt động lực học?
A. ΔU = A - Q. B. ΔU = Q-A.
C. A = ΔU - Q. D. ΔU = A + Q.
Quy ước về dấu nào sau đây phù hợp với công thức AU = A + Q của nguyên lí I nhiệt động lực học?
A. Vật nhận công : A < 0 ; vật nhận nhiệt: Q < 0.
B. Vật nhận công : A > 0 ; vật nhận nhiệt: Q > 0.
C. Vật thực hiện công : A < 0 ; vật truyền nhiệt: Q > 0.
D. Vật thực hiện công : A > 0 ; vật truyền nhiệt: Q < 0.
Với quy ước dấu đúng trong câu trên thì công thức nào sau đây mô tả không đúng quá trình truyền nhiệt giữa các vật trong hệ cô lập ?
A. Qthu = Qtoả
B. Qthu + Qtoả = 0
C. Qthu = - Qtoả
D. |Qthu| = |Qtoả|
Nếu thực hiện công 676 J để nén đẳng nhiệt một lượng khí thì độ biến thiên nội năng của khí và nhiệt lượng khí toả ra trong quá trình này là :
A. ΔU = 676 J ; Q’ = 0.
B. ΔU = 0 ; Q' = 676 J.
C. ΔU = 0 ; Q’ = -676 J.
D. ΔU = -676 J ; Q' = 0.
Ta có ΔU = Q - A, với ΔU là độ tăng nội năng, Q là nhiệt lượng hệ nhận được, -A là công hệ thực hiện được. Hỏi khi hệ thực hiện một quá trình đẳng áp thì điều nào sau đây là đúng ?
A. Q phải bằng 0.
B. A phải bằng 0.
C. ΔU phải bằng 0.
D. Cả Q, A và ΔU đều phải khác 0.
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *