CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC - 123doc

1.Nội nănga) Định nghĩa: Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật.b) Đặc điểm: Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật: U = f(T,V)Chú ý: Nội năng của khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.2.Các cách làm thay đổi nội nănga) Thực hiện công: Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng. (với p = const)Trong đó: P là áp suất của khí (Nm2) hoặc (Pa), 1Pa = 1Nm2; là độ biến thiên thể tích (m3) : là thể tích lúc đầu và lúc sau của khí (m3) . Nếu bài toán không cho V2, có thể tính công: (J)Ví dụ: Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát.b) Truyền nhiệt: Trong quá trình truyền nhiệt chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác.3.Nhiệt lượnga) Định nghĩa: Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng. b) Biểu thức: Trong đó: Q : Là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J); m : Là khối lượng của vật (kg) c : Là nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên vật (Jkg.K = Jkg.độ) ∆t : Là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K) t1: nhiệt độ lúc đầu; t2: nhiệt độ lúc sau; Cách đổi đơn vị áp suất: 1Nm2 = 1Pa; 1atm = 1,013.105Pa = 760mmHg; 1at = 0,981.105Pa; 1mmHg = 133pa = 1Tor4.Độ biến thiên nội năng (U)a) Định nghĩa: Độ biến thiên nội năng là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình biến đổi của vật. b) Biểu thức: (J)Qui ước dấu : U > 0: nội năng tăng; U< 0: nội năng giảm.5.Phương pháp giải bài toán về sự truyền nhiệt giữa các vật.Bước 1: Xác định khối lượng, nhiệt độ, nhiệt dung riêng của các vật.Bước 2: Xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài toán.Bước 3: Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt .Với Trong đó: t1; t2; t3 lần lượt là nhiệt độ ban đầu của các vật 1, 2, 3; t là nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt.

I TÓM TẮT LÝ THUYẾT – CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN

1 Nội năng

a) Định nghĩa: Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật b) Đặc điểm: Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật: U = f(T,V)

 Chú ý: Nội năng của khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

2 Các cách làm thay đổi nội năng

a) Thực hiện công: Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác

sang nội năng A = p.(V - V ) = p.ΔV2 1 (với p = const)

Trong đó: P là áp suất của khí (N/m2

) hoặc (Pa), 1Pa = 1N/m2;

ΔV là độ biến thiên thể tích (m3

)

V ,V1 2: là thể tích lúc đầu và lúc sau của khí (m3

)

- Nếu bài toán không cho V2, có thể tính công: 1

1

pV

A = (T - T )

Ví dụ: Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát

b) Truyền nhiệt:

Trong quá trình truyền nhiệt chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác

Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác

3 Nhiệt lượng

a) Định nghĩa: Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng b) Biểu thức: Q = m.c.(t - t )2 1 m.c.Δt

Trong đó: Q : Là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J);

m : Là khối lượng của vật (kg)

c : Là nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên vật (J/kg.K = J/kg.độ)

∆t : Là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K)

t1: nhiệt độ lúc đầu; t2: nhiệt độ lúc sau;

Cách đổi đơn vị áp suất: 1N/m2

= 1Pa; 1atm = 1,013.105Pa = 760mmHg;

1at = 0,981.105Pa; 1mmHg = 133pa = 1Tor

4 Độ biến thiên nội năng (U)

a) Định nghĩa: Độ biến thiên nội năng là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình

biến đổi của vật

b) Biểu thức: ΔU = U - U = A + Q2 1 (J)

CHƯƠNG 6 CƠ SỞ NHIÊ ̣T ĐỘNG LỰC HỌC DẠNG 1 NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG

Qui ước dấu : U > 0: nội năng tăng; U< 0: nội năng giảm

5 Phương pháp giải bài toán về sự truyền nhiệt giữa các vật

Bước 1: Xác định khối lượng, nhiệt độ, nhiệt dung riêng của các vật

Bước 2: Xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài toán

Bước 3: Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt Q + Q + Q1 2 3 0

Với Q = mc(t - t ) ; Q = mc(t - t ); Q = mc(t - t )1 1 2 2 3 3

Trong đó: t1; t2; t3 lần lượt là nhiệt độ ban đầu của các vật 1, 2, 3;

t là nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt

II BÀI TẬP

1 Câu hỏi lý thuyết

Câu 1: Nội năng của một vật là:

A tổng động năng và thế năng của vật

B tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật

C tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công

D nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt

Câu 2: Nội năng của khí lí tưởng bằng:

A thế năng tương tác giữa các phân tử

B động năng của chuyển động hỗn độn của các phân tử

C cả 2 đều sai

D cả 2 đều đúng

Câu 3: Nội năng của một khối khí lí tưởng có tính chất nào sau đây?

A Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ B Chỉ phụ thuộc vào thể tích

C Phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích D Không phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích

Câu 4: Nội năng của một vật là hàm của:

A Nhiệt độ và thể tích của vật B Nhiệt độ và khối lượng của vật

C Thể tích và khối lượng của vật D Thể tích, khối lượng và nhiệt độ

Câu 5: Nhiệt lượng là phần năng lượng mà:

A vật tiêu hao trong sự truyền nhiệt

B vật nhận được hay mất đi trong sự truyền nhiệt

C vật nhận được trong sự truyền nhiệt

D Cả 3 đều sai

Câu 6: Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?

A Nội năng là một dạng năng lượng

B Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác

C Nội năng là nhiệt lượng

D Nội năng của một vật có thể tăng lên hoặc giảm đi

Câu 7: Phát biểu nào sau đây về nội năng là không đúng?

A Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác

B Nội năng là nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt

C Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi

D Nội năng của khí lí tưởng không phụ thuộc vào thể tích mà phụ thuộc vào nhiệt độ

Câu 8: Điều nào sau đây là đúng khi nói về các cách làm thay đổi nội năng của một vật?

A Nội năng của vật có thể biến đổi bằng hai cách: thực hiện công và truyền nhiệt

B Quá trình làm thay đổi nội năng có liên quan đến sự chuyển dời của các vật khác tác dụng lực lên

vật đang xét gọi là sự thực hiện công

C Quá trình làm thay đổi nội năng không bằng cách thực hiện công gọi là sự truyền nhiệt

D Các phát biểu A, B, C đều đúng

Câu 9: Khi truyền nhiệt cho một khối khí thì khối khí có thể:

A tăng nội năng và thực hiện công B giảm nội năng và nhận công

Câu 10: Trong quá trình truyền nhiệt:

A Số đo biến đổi nội năng là nhiệt lượng

B Có sự chuyển hoá từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác

C Không làm thay đổi nội năng

D Luôn luôn kèm theo sự thực hiện công

Câu 11: Đun nóng khí trong bình kín Kết luận nào sau đây là sai?

A Thế năng tương tác của các phân tử khí tăng lên

B Nội năng của khí tăng lên

C Động năng của các phân tử khí tăng lên

D Truyền nội năng cho chất khí

Câu 12: Phát biểu nào sau đây là đúng?

A Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng của hệ

B Nội năng không phải là hàm của nhiệt độ

C Nội năng thay đổi chỉ do quá trình thực hiện công

D Nội năng thay đổi chỉ do quá trình truyền nhiệt

Câu 13: Đơn vị của nhiệt dung riêng của 1 chất là:

A J/kg.độ B J.kg/độ C kg/J.độ D J.kg.độ

Câu 14: Một vật khối lượng m, có nhiệt dung riêng C, nhiệt độ đầu và cuối là t1 và t2 Công thức

Q = Cm(t2 – t1) dùng để xác định:

2 Bài tập tự luận

Câu 15: 100g chì được truyền nhiệt lượng 260J Nhiệt độ của chì tăng từ 150C đến 350C Tính nhiệt dung riêng của chì (J/kg.độ)

ĐS: 130 J/kg.độ

Câu 16: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun 5kg nước từ 150

C đến 1000C trong một cái thùng bằng sắt

có khối lượng 1,5kg Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K; của sắt là 460J/kg.K

ĐS: 1843650 J

Câu 17: Trộn 3 chất lỏng không tác dụng hoá học với nhau Biết khối lượng lần lượt là m1 = 1kg, m2 = 10kg, m3 = 5kg Nhiệt độ và nhiệt dung riêng lần lượt là t1 = 60C, C1 = 2kJ/kg.độ, t2 = - 400C, C2 = 4 kJ/kg.độ, t3 = 600C, C3 = 2 kJ/kg.độ Hãy tìm:

a) Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp

b) Nhịêt lượng cần để làm nóng hỗn hợp đến 60

C

ĐS: a) t = - 190

C ; b) 1300kJ

Câu 18: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0.105kg, được nung nóng đến 1420C vào 1 cốc nước

ở 200C Sau một thời gian nhiệt độ của quả cầu và nước đều bằng 420C Tính lượng nước trong cốc Coi nhiệt lượng truyền cho cốc và môi trường bên ngoài là không đáng kể Biết cnhôm= 880J/kg.K, cnước

= 4200J/kg.K

ĐS: m = 0,1kgn

Câu 19: Một bình nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 0,118kg nước ở nhiệt độ 20oC Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2kg đã được đun nóng tới nhiệt độ 75oC Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kgK; và nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kgK Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh

ĐS: t ≈ 24,8o

C

Câu 20: Một bình nhôm khối lượng 0,5kg chứa 4kg nước ở nhiệt độ 200C Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 5000C Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu

có sự cân bằng nhiệt Cho nhiệt dung riêng của nhôm là 896J/kg.K; của nước là 4,18.103J/kg.K; của sắt là 0,46.103

J/kg.K

ĐS: t = 22,6 0

C

Câu 21: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,40C Người

ta thả một miếng kim loại khối lượng 192g đã nung nóng tới 1000C vào nhiệt lượng kế Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại, biết nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,50

C Cho nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103J/kg.K; của đồng thau là 0,128.103

J/kg.K

ĐS: ckl = 777,2 J/kg.K

Câu 22: Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở nhiệt độ 1360C vào một nhiệt lượng kế có nhiệt dung 50J/K chứa 100g nước ở 140C Xác định khối lượng của kẽm và chì trong

hợp kim trên Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt trong nhiệt lượng kế là 180C Cho nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kg.K; của kẽm là 337J/kg.K; của chì là 126J/kg.K

ĐS: mk = 45g; mch = 5g

Câu 23: Để xác định nhiệt độ của một lò nung, người ta đưa vào lò một miếng sắt có khối lượng 22,3g Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng

kế có khối lượng 200g có chứa 450g nước ở nhiệt độ 150C thì nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng lên đến 22,50C Xác định nhiệt độ của lò Cho nhiệt dung riêng của sắt là 478J/kg.K; của chất làm nhiệt lượng kế là 418J/kg.K; của nước là 4,18.103

J/kg.K

ĐS: t2 = 1405 0K

Câu 24: Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.độ, của đồng là 380 J/kg.độ và của nước là 4,19.103J/kg.độ Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có chứa nước, khối lượng tổng cộng là 1kg ở 250C Cho vào nhiệt lượng kế một quả cân bằng đồng có khối lượng 0,5kg ở 1000

C Nhiệt độ khi cân bằng là 300C Tìm khối lượng của nhiệt lượng kế và nước Cho nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là: C1 = 880J/kg.độ; C2 = 4200 J/kg.độ; C3 = 380 J/kg.độ

ĐS:

Câu 25: Vật A có khối lượng m1 = 0,10kg ở nhiệt độ 1000C được bỏ vào nhiệt lượng kế B Nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng m2 = 0,10kg chứa nước (C) có khối lượng m3 = 0,20kg, ban đầu ở 200C Nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt là 240C Tính nhiệt dung riêng c1 của vật A Biết rằng nhiệt dung riêng của đồng thau và nước lần lượt là c2 = 3,8.102 J/kg.độ; c3 = 4,2.103 J/kg.độ

ĐS:

3 Bài tập trắc nghiệ m

Câu 26: Một khối khí được truyền một nhiệt lượng 2000 J thì khối khí dãn nở và thực hiện được một công 1500 J Tính độ biến thiên nội năng của khối khí

A 500 J B 3500 J C – 3500 J D – 500 J

Câu 27: Người ta thực hiện công 100 J để nén khí trong một xilanh Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J

Câu 28: Người ta truyền cho khí trong xi lanh một nhiệt lượng 200 J Khí nở ra và thực hiện công 140

J đẩy pit-tông lên Tính độ biến thiên nội năng của khí

Câu 29: Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng 5 kg nước từ nhiệt độ 20 0

C lên 100 0C Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103

J/kg.K

A 1672.103 J B 1267.103 J C 3344.103 J D 836.103 J

Câu 30: Tính nhiệt lượng tỏa ra khi 1 miếng sắt có khối lượng 2kg ở nhiệt độ 5000C hạ xuống còn 40

0C Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K

Câu 31: Một khối khí lí tưởng chứa trong một xilanh có pit-tông chuyển động được Lúc đầu khối khí

có thể tích 20 dm3, áp suất 2.105

Pa Khối khí được làm lạnh đẵng áp cho đến khi thể tích còn 16 dm3 Tính công mà khối khí thực hiện được

Câu 32: Thể tích của một khí khi bị nung nóng tăng thêm 0,02m3, còn nội năng của khí tăng một lượng 1280J Hỏi nhiệt lượng cần truyền cho khí nếu quá trình là đẳng áp và có áp suất là 1,5.105

Pa?

A Q = 4280 J B Q = 4300 KJ C Q = 4290 Calo D Q = 4100 KJ

Câu 33: Cho 100g chì được truyền nhiệt lượng 260J Nhiệt độ của chì tăng từ 150C đến 350C Nhiệt dung riêng của chì là:

A 130J/kg.độ B 2600 J/kg.độ C 65 J/kg.độ D 100 J/kg.độ

Câu 34: Một lượng khí nhận nhiệt lượng 4280J thì dãn nở đẳng áp ở áp suất 2.105Pa, thể tích tăng thêm 15lít Hỏi nội năng của khí tăng, giảm bao nhiêu?

A Tăng 1280J B Tăng 7280J C Giảm 7280J D Giảm 1280J

Câu 35: Để nén đẳng nhiệt một lượng khí lí tưởng người ta dùng một công 5000J Nhiệt lượng mà khí

đã trao đổi với bên ngoài trong quá trình đó là:

A Toả ra 5000J B Nhận 5000J C Toả ra 2500J D Nhận 2500 J

Câu 36: Một bình nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 0,118kg nước ở nhiệt độ 20oC Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2kg đã được đun nóng tới nhiệt độ 75oC Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kg.K; và nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kgK Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh

A t ≈ 22,8oC B t ≈ 24,8oC C t ≈ 26,8oC D t ≈ 28,8oC

Câu 37: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,4o

C Người ta thả một miếng kim loại có khối lượng 192g đã đun nóng tới nhiệt độ 100oC vào nhiệt lượng

kế Xác định nhiệt dung riêng của miếng kim loại, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh và biết nhiệt dung riêng của đồng thau là 128J/kg.K và của nước là 4180J/kg.K

A ck = 677,2J/kgK B ck = 777,2J/kgK C ck = 787,2J/kgK D ck = 877,2J/kgK

Câu 38: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105kg được đun nóng tới 1420C vào một cốc đựng nước ở 200

C, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 420C Tính khối lượng của nước trong cốc, biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K và của nước là 4200J/kg.K

Câu 39: Mô ̣t cốc nhôm có khối lượng 120g chứa 400g nước ở nhiệt độ 24o

C Ngườ i ta thả vào cốc nước mô ̣t thìa đồng khối lượng 80g ở nhiê ̣t đô ̣ 100o

C Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiê ̣t Biết nhiê ̣t dung riêng của nhôm là 880J/Kg.K, của đồng là 380J/Kg.K và của nước là 4,19.103J/Kg.K

A t = 15,270C B t = 19,270C C t = 25,270C D t = 27,270C

Câu 40: Mô ̣t nhiê ̣t lượng kế bằng đồng khối lượng m 1 = 100g có chứa m 2 = 375g nướ c ở nhiê ̣t đô ̣

25oC Cho vào nhiê ̣t lượng kế mô ̣t vâ ̣t bằng kim loa ̣i khối lượng m 3 =400g ở 90o

C Biết nhiệt đô ̣ khi có

sự cân bằng nhiê ̣t là 30o

C Tìm nhiệt dung riêng của miếng kim loại Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380J/Kg.K, của nước là 4200J/Kg.K

A c3 = 336 kJ/kg.K B c3 = 336 kJ/g.K C c3 = 3360 J/Kg.K D c3 = 336 J/Kg.K

Câu 41: Thùng nhôm có khối lượng 1,2kg chứa 4kg nước ở 900C Tìm nhiệt lượng toả ra khi nhiệt độ

hạ xuống còn 300C Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là C1 = 0,925kJ/kg.độ, C2 =

4,18 kJ/kg.độ

A Qtoả = 1,082.102 J B Qtoả = 1,082.103 J C Qtoả = 1,082.104 J D Qtoả = 1,0698.106 J

Câu 42: Một nhiệt lượng kế chứa 2kg nước ở 150C Cho vào nhiệt lượng kế một quả cân bằng đồng có

khối lượng 500g ở 1000C Tìm nhiệt độ cân bằng của hệ, coi rằng vỏ nhiệt lượng kế không thu nhiệt

Cho nhiệt dung riêng của đồng và của nước là C1 = 3,68.102 J/kg.độ; C2 = 4,186 kJ/kg.độ

A t2 = 15,80C B t2 = 16,80C C t2 = 17,80C D t2 = 18,80C

Câu 43: Một khối m = 50g hợp kim chì, kẽm ở 1360C được cho vào một nhiệt lượng kế, nhiệt dung

30J/kg.độ, chứa 100g nước ở 140C Nhiệt độ cân bằng là 180C Tìm khối lượng chì, kẽm Biết nhiệt

dung riêng của nước là c0 = 4,2kJ/kg.độ, của chì là c1 = 0,13J/kg.độ và của kẽm là c2 = 0,38J/kg.độ

Câu 44: Nhiệt lượng kế bằng đồng (c1 = 0,09cal/g.độ) chứa nước (c2 = 1cal/g.độ) ở 250C Khối lượng

tổng cộng của nhiệt lượng kế là 475g Bỏ vào nhiệt lư ợng kế một vật bằng đồng thau (c3=

0,08cal/g.độ) có khối lượng 400g ở 900C Nhiệt độ sau cùng của hệ khi cân bằng nhiệt là 300

C Tính khối lượng của nhiệt lượng kế và của nước

A 100g và 375g B 75g và 390g C 90g và 375g D 100g và 355g

Câu 45: 100g chì được truyền nhiệt lượng 260J, thì tăng nhiệt độ từ 150C đến 350C Tìm nhiệt dung và

nhiệt dung riêng của chì

A 113J/độ; c = 130J/kg.độ B 113J/độ; c = 120J/kg.độ

C 111J/độ; c = 130J/kg.độ D 115J/độ; c = 125J/kg.độ

Câu 46: Một cốc nhôm có khối lượng 100g chứa 300g nước ở nhiệt độ 200C Người ta thả vào cốc

nước một chiếc thìa bằng đồng có khối lượng 75g vừa được vớt ra từ một nồi nước sôi ở 1000C Nhiệt

độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt là:

A TÓM TẮT LÝ THUYẾT – CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN

DẠNG 2 BÀI TẬP VỀ CÁC NGUYÊN LÍ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

I NGUYÊN LÍ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

1 Nguyên lí I nhiệt động lực học

a) Nguyên lí 1:Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được

Biểu thức: ΔU = A + Q

Trong đó:

A: Là công do hệ thực hiện (J)

Q: Là nhiệt lượng trao đổi giữa hệ và môi trường (J)

U: Là độ biến thiên nội năng (J)

ΔU > 0: nội năng tăng

ΔU < 0: nội năng giảm

b) Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công:

Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng

Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng

A > 0: Hệ nhận công

A < 0: Hệ thực hiện công

 Quá trình đẳng tích: (   V 0 A 0): U= Q

 Quá trình đẳng nhiệt: (U= 0)  Q = -A

 Quá trình đẳng áp: Q  A U

 Biến đổi theo 1 chu trình: U = 0

II NGUYÊN LÍ II CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

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 Nguyên lí II nhiệt động lực học

a) Cách phát biểu của Claudiút: Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn

b) Cách phát biểu của Cácnô: Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được

thành công cơ học

3 Động cơ nhiệt

a) Định nghĩa: Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi nhiệt lượng sang công

b) Cấu tạo của động cơ nhiệt: Mỗi động cơ nhiệt đều phải có 3 bộ phận cơ bản là

- Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng

- Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt, sinh công gọi là tác nhân và các thiết bị phát động

- Nguồn lạnh để thu nhiệt do tác nhân tỏa ra

Q - | Q |

| A |

T



 Trong đó: Q1: Là nhiệt lượng cung cấp cho bộ phận phát động (nhiệt lượng toàn phần)

Q2: Là nhiệt lượng tỏa ra (nhiệt lượng vô ích)

T1 là nhiệt độ của nguồn nóng;

T2 là nhiệt độ của nguồn lạnh

A = Q – Q : Là phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công 1 2

Hiệu suất cực đại của động cơ nhiệt: 1 2

1

T - T

H = T

Chú ý: Thực tế hiệu suất của động cơ nhiệt nằm trong khoảng 25% - 45%

4 Máy lạnh

a) Định nghĩa: Là thiết bị nhận nhiệt từ một vật rồi truyền sang một vật khác nóng hơn nhờ nhận công

từ các vật ngoài

ε = =

A Q - Q  T - T

- Hiệu năng cực đại của máy lạnh hoạt động giữa nguồn lạnh T2 và nguồn nóng T1 cho bởi công thức:

2 max

1 2

T

ε = 

T - T

II BÀI TẬP

1 Câu hỏi lý thuyết

Câu 1: 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 2: Khí thực hiện công trong quá trình 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 3: 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 4: Quá trình mà toàn bộ nhiệt lượng khí nhận được chuyển hết thành công mà khí sinh ra là quá trình nào sau đây:

A Đẳng nhiệt B Đẳng áp C Đẳng tích D Đẳng áp và đẳng tích

Câu 5: Câu nào sau đây nói về sự truyền nhiệt là 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 6: Theo nguyên lý I nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng của vật bằng:

A Tổng đại số công và nhiệt lượng mà vật nhận được

B Nhiệt lượng mà vật nhận được

C Tích của công và nhiệt lượng mà vật nhận được

D Công mà vật nhận được

Câu 7: 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

Câu 8: Trường hợp nào sau ứng với quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng?

C U = Q + A với A < 0 D U = Q với Q < 0

Câu 9: Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá trình làm lạnh khí đẳng tích?

A U = Q với Q > 0 B U = Q với Q < 0

C U = A với A > 0 D U = A với A < 0

Câu 10: 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 11: Trong trường hợp một khối khí lí tưởng giãn nở đẳng áp, ta có kết luận nào sau đây?

Câu 12: Trong trường hợp một khối khí lý tưởng giãn nở đẳng nhiệt, ta có kết luận nào sau đây?

A A = -Q B A ≥ ΔU C Q = ΔU D Q = A

Câu 13: Trong trường hợp một khối khí lí tưởng nung nóng đẳng tích, ta có kết luận nào sau đây?

A Q = ΔU B Q > ΔU