Các nguyên lý của nhiệt động lực học

VnHocTap.com giới thiệu đến các em học sinh lớp 10 bài viết Các nguyên lý của nhiệt động lực học, nhằm giúp các em học tốt chương trình Vật lí 10.

Nội dung bài viết Các nguyên lý của nhiệt động lực học:
§2. CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I. Trọng tâm kiến thức Nguyên lí I nhiệt động lực học Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. Qui ước dấu: ∆ U 0 nội năng tăng; ∆ U 0 nội năng giảm. A > 0: hệ nhận công; A < 0: hệ thực hiện công. Q > 0: hệ nhận nhiệt; Q < 0: hệ truyền nhiệt. Nguyên lí II nhiệt động lực học 1. Cách phát biểu của Clau-di-út Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn. 2. Cách phát biểu của Các-nô Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. Ở bài 2, ta thường gặp 2 dạng toán sau: Dạng 1: Tính toán các đại lượng liên quan đến công, nhiệt và độ biên thiên nội năng Áp dụng nguyên lý I Trong đó: ∆U : biến thiên nội năng (J) A: công (J) Chú ý: Quá trình đẳng tích Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng áp p = hằng số: áp suất của khối khí. V1, V2: là thể tích lúc đầu và lúc sau của khí. Đơn vị thể tích V (m3), đơn vị của áp suất p (N/m2) hoặc (Pa). Dạng 2: Ví dụ toán về hiệu suất động cơ nhiệt Hiệu suất thực tế: Hiệu suất lý tưởng: Nếu cho H thì suy ra A nếu biết Q1, ngược lại cho A suy ra Q1 và Q2 II. Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Người ta thực hiện công 1000J để nén khí trong một xilanh. Tính độ biến thiên của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 400J? Lời giải: Đáp án D. Ví dụ 2: Người ta cung cấp một nhiệt lượng 1,5J cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Khí nở ra đẩy pittông đi một đoạn 5 cm. Biết lực ma sát giữa pittông và xilanh có độ lớn 20N. Tính độ biến thiên nội năng của khí: Ví dụ 3: Một lượng khí khi bị nung nóng đã tăng thể tích 0,02m3 và nội năng biến thiên 1280J. Nhiệt lượng đã truyền cho khí là bao nhiêu? Biết quá hình là đẳng áp ở áp suất 2.105 Pa. Đáp án C. Ví dụ 4: Một bình nhôm khối lượng 0,5kg ở nhiệt độ 20°C. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nó tăng lên 50°C. Biết nhiệt dung của nhôm là 0,92.103 J/kg. K. Lời giải: Đáp án A. Ví dụ 5: Một động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động giữa hai nguồn nhiệt 100°C và 25,4°C, thực hiện công 2kJ. Tính nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh. Lời giải: Hiệu suất động cơ - Suy ra, nhiệt lượng mà động cơ nhân từ nguồn nóng là: 1 10kJ - Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh Đáp án D. III. Bài tập rèn luyện kỹ năng Câu 1: Câu nào sau đây nói về sự truyền nhiệt là không đúng? A. Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. B. Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn. C. Nhiệt có thể truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. D. Nhiệt có thể tự truyền giữa hai vật có cùng nhiệt độ. Câu 2: Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá trình làm lạnh khí đẳng tích? Câu 3: Hệ thức ∆ = U Q là hệ thức của nguyên lý I nhiệt động lực học A. áp dụng cho quá trình đẳng áp. B. áp dụng cho quá trình đẳng nhiệt. C. áp dụng cho quá trình đẳng tích. D. áp dụng cho cả ba quá trình trên. Câu 4: Nhiệt độ của vật giảm là do các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật A. ngừng chuyển động. B. nhận thêm động năng. C. chuyển động chậm đi. D. va chạm vào nhau. Câu 5: Nhiệt độ của vật không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây? A. Khối lượng của vật. B. Vận tốc của các phân tử cấu tạo nên vật. C. Khối lượng của từng phân tử cấu tạo nên vật. D. Khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật. Câu 6: Câu nào sau đây nói về sự truyền nhiệt là không đúng? A. Nhiệt vẫn có thể truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. B. Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn. C. Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn. D. Nhiệt có thể tự truyền giữa hai vật có cùng nhiệt độ. Câu 7: Một khối khí được truyền một nhiệt lượng 2000J thì khối khí dãn nở và thực hiện được một công 1500J. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí. A. 500J B. 3500 J C. -3500J D. -500J Câu 8: Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá hình làm lạnh khí đang tích? Câu 9: Khí thực hiện công trong quá hình nào sau đây? A. Nhiệt lượng khí nhận được lớn hơn độ tăng nội năng của khí. B. Nhiệt lượng khí nhận được nhỏ hơn độ tăng nội năng của khí. C. Nhiệt lượng khí nhận được bằng độ tăng nội năng của khí. D. Nhiệt lượng khí nhận được lớn hơn hoặc bằng độ tăng nội năng của khí. Câu 10: Làm biến đổi một lượng khí từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, biết rằng ở trạng thái 2 cả áp suất và thể tích của lượng khí đều lớn hơn của trạng thái 1. Trong những cách biến đổi sau đây, cách nào lượng khí sinh công nhiều nhất? A. Đun nóng đẳng tích rồi đun nóng đẳng áp. B. Đun nóng đẳng áp rồi đun nóng đẳng tích. C. Đun nóng khí sao cho cả thể tích và áp suất của khí đều tăng đồng thời và liên tục từ trạng thái 1 tới trạng thái 2. D. Tương tự như C nhưng theo một dãy biến đổi trạng thái khác. Câu 11: Nội năng của một vật phụ thuộc vào: A. Nhiệt độ, áp suất và khối lượng. B. Nhiệt độ và áp suất. C. Nhiệt độ và thể tích. D. Nhiệt độ, áp suất và thể tích. Câu 12: Khi cung cấp nhiệt lượng 2J cho khí trong xilanh đặt nằm ngang, khí nở ra đấy pittông di chuyển đều đi được 5cm. Cho lực ma sát giữa pittông và xilanh là 10N. Độ biến thiên nội năng của khí là? A. -0,5J B. -1,5J C. 1,5J D. 0,5J Câu 13: Hơ nóng đẳng tích một khối khí chứa trong một bình lớn kín. Độ biến thiên nội năng của khối khí là Câu 14: Khí khi bị nung nóng đã tăng thể tích 0,02m3 và nội năng biến thiên lượng 1280J. Nhiệt lượng đã truyền cho khí là bao nhiêu? Biết quá trình là quá trình đẳng áp ở áp suất 2.105 Pa. A. 5280J B. 4000J C. 3720J D. 2720J Câu 15: Một khối khí có V = 7,5 lít, p = 2.105 Pa, nhiệt độ 27°C. Khí được nén đẳng áp nhận công 50J. Tính nhiệt độ sau cùng của khí. Câu 16: Bình kín (dung tích coi như không dổi) chứa 14g N2 ở áp suất 1atm và t = 27°C. Khí được đun nóng, áp suất tăng gấp 5 lần. Nội năng của khí biến thiên lượng là bao nhiêu? Lấy CN = 0,75KJ/kg.K. Câu 17: Diện tích mặt pittông là 150cm2 nằm cách đáy của xilanh đoạn 30cm, khối lượng khí ở t = 25°C, p = 105 Pa. Khi nhận được năng lượng do 5g xăng bị đốt cháy tòa ra, khí dãn nở ở áp suất không đổi, nhiệt độ của nó tăng thêm 50°C. Tính công do khí thực hiện.