Lớp 10

Vật lý 10 Bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học

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, côngnhiệt 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.

Bạn đang xem: Vật lý 10 Bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học

2.1.1. Phát biểu nguyên lí.

\(\Delta U = A + Q\)

  • Qui ước dấu :

    • \(\Delta U\) > 0: nội năng tăng; \(\Delta U\)

    • Q > 0 : hệ nhận nhiệt lượng.

    • Q

    • A > 0 : hệ nhận công.

    • A

  • Ví dụ :

    • ΔU = Q: Truyền nhiệt, Q > 0 : hệ thu nhiệt lượng ; Q

    • ΔU = A: Thực hiện công, A > 0 : nhận công ; A

    • ΔU = A + Q: Truyền nhiệt và thực hiện công, Q > 0 hệ thu nhiệt lượng ; A

    • ΔU = A + Q: Truyền nhiệt và thực hiện công, Q > 0 hệ thu nhiệt lượng ; A

2.1.2. Vận dụng.

  • 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

2.2. Nguyên lí II nhiệt động lực học.

2.2.1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch.

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.

2.2.2. Nguyên lí II nhiệt dộng lực học.

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.

2.2.3. Vận dụng.

  • 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}}}

Bài 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.

Hướng dẫn giải:

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.

\(\Delta U = A + Q\)

Bài 2

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.

Hướng dẫn giải:

  • 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

  • Độ biến thiên nội năng của khí

               \(\Delta U = 6.10^6 – 4.10^6 = 2.10^6 J\).

Bài 3 :

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?

Hướng dẫn giải:

  • 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

  • Độ biến thiên nội năng của khí

\(\Delta U = Q + A{\rm{ }} = 1 – 0,12 = 0,88J\)

4. Luyện tập Bài 33 Vật lý 10

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.

4.1. Trắc nghiệm

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. 

  • Câu 1:

    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. 

    • A.
      0,5 J                          
    • B.
      1,5 J
    • C.
      1J
    • D.
      2J
  • Câu 2:

    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 .

    • A.
      \(30 J.\)
    • B.
      \(40 J.\)
    • C.
      \(50 J.\)
    • D.
      \(6 J.\)
  • Câu 3:

    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?

    • A.
      \(0,64J\)
    • B.
      \(0,35J\)
    • C.
      \(0,88J\)
    • D.
      \(0,34J\)

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!

4.2. Bài tập SGK và Nâng cao 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 33 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

5. Hỏi đáp Bài 33 Chương 6 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 THPT Long Xuyên 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!

Đăng bởi: THPT Long Xuyên

Chuyên mục: Giáo Dục Lớp 10

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!

Bạn đang dùng trình chặn quảng cáo!