Tớnh độ biến thiờn nội năng của khối khớ, cho biết nhiệt dung riờng đẳng tớch khớ là 12,3.10 3J/kg.K Giải CÁC NGUYấN Lí CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 39... Tớnh hiệu suất của động cơ, nhiệt lư
Trang 1
A Cỏc dạng bài tập và phương phỏp giải
Dạng 1: Tớnh toỏn cỏc đại lượng liờn quan đến cụng, nhiệt và độ biến thiờn nội năng
Áp dụng nguyờn lý I: ∆U = A + Q
Trong đó: ∆U: biến thiên nội năng (J)
A: công (J)
• Qui ước:
+ ∆U >0 nội năng tăng, ∆U <0 nội năng giảm
+ A >0 vật nhận công , A <0 vật thực hiện công
+ Q > vật nhận nhiệt lượng, 0 Q < vật truyền nhiệt lượng 0
Chỳ ý:
a.Quỏ trỡnh đẳng tớch:
∆ = ⇒ = nờn ∆U =Q
b Quỏ trỡnh đẳng nhiệt
c Quỏ trỡnh đẳng ỏp
- Cụng gión nở trong quỏ trỡnh đẳng ỏp:A= p V( 2ưV1) = p V ∆
= ằ
p h ng số : áp suất của khối khí
1, 2
V V : là thể tích lúc đầu và lúc sau của khí
- Cú thể tớnh cụng bằng cụng thức: 1
2 1 1
pV
T
= ư ( nếu bài toỏn khụng cho V2)
Đơn vị thể tích V (m3), đơn vị của áp suất p (N/m2) hoặc (Pa) 1Pa= 1N2
m
Dạng 2: Bài toỏn về hiệu suất động cơ nhiệt
- Hiệu suất thực tế:
H = 1 2
ư
- Hiệu suất lý tưởng:
Hmax = 1 2
1
T T
T
ư
=1 -
1
2
T
T
và H ≤ Hmax
- Nếu cho H thì suy ra A nếu biết Q1 ,ngược lại cho A suy ra Q1 và Q2
B Bài tập vận dụng
Bài 1: một bỡnh kớn chứa 2g khớ lý tưởng ở 200C được đun núng đẳng tớch để ỏp suất khớ tăng lờn 2 lần
a Tớnh nhiệt độ của khớ sau khi đun
b Tớnh độ biến thiờn nội năng của khối khớ, cho biết nhiệt dung riờng đẳng tớch khớ là 12,3.10 3J/kg.K
Giải CÁC NGUYấN Lí CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
39
Trang 2a Trong quỏ trỡnh đẳng tớch thỡ: 1 2
p p
T = T , nếu ỏp suất tăng 2 lần thỡ ỏp nhiệt độ tăng 2 lần, vậy:
T2 = 2T1 = 2.(20 + 273) = 586K, suy ra t2 = 3130C
b Theo nguyờn lý I thỡ: ∆U = A + Q
do đõy là quỏ trỡnh đẳng tớch nờn A = 0, Vậy ∆U = Q = mc (t2 – t1) = 7208J
Bài 2: Một l−ợng khí ở áp suất 2.104 N/m2 có thể tích 6 lít Đ−ợc đun nóng đẳng áp khí nở ra và có thể tích 8 lít Tính:
a.Công do khí thực hiện
b.Độ biến thiên nội năng của khí Biết khi đun nóng khí nhận đ−ợc hiệt l−ợng 100 J
Giải
a Tính công do khí thực hiện đ−ợc:
= ( 2− 1) = ∆
A p V V p V
= 2.10 2.104 3= 40
Vì khí nhận nhiệt l−ợng (Q> 0) và thực hiện công nên: A= −40J
b Độ biến thiên nội năng:
áp dụng nguyên lý I NĐLH ∆U=Q+A Với Q= 100J và A= −40J
Suy ra: ∆U= 100 40 60 − = J
Bài 3: Một khối khớ cú thể tớch 10 lớt ở ỏp suất 2.105N/m2 được nung núng đẳng ỏp từ 30oC đến
1500C Tớnh cụng do khớ thực hiện trong quỏ trỡnh trờn
Giải
Trong quỏ trỡnh đẳng ỏp, ta cú:
2 = 2 ⇒ 2 = 2 1 = =
423
303
- Cụng do khớ thực hiện là:
= ∆ = 2 − 1 = 2.10 13, 96 10 105 − 3 = 792
Bài 4: Một động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động giữa hai nguồn nhiệt 100oC và 25,4oC, thực hiện cụng 2kJ
a Tớnh hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn núng và nhiệt lượng mà nú truyền cho nguồn lạnh
b Phải tăng nhiệt độ của nguồn núng lờn bao nhiờu để hiệu suất động cơ đạt 25%?
Giải
a Hiệu suất của động cơ:
1 2
1
373
T T
H
T
- Suy ra, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn núng là:
Q1 A 1 0 k J
H
- Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh:
Q2 = Q1 – A = 8kJ
Trang 3b Nhiệt độ của nguồn nĩng để cĩ hiệu suất 25%
−
−
1
298,4
1 0,25 1
o
Bài 5: Một máy hơi nước cĩ cơng suất 25KW, nhiệt độ nguồn nĩng là t1 = 2200C, nguồn lạnh là t2 =
620C Biết hiệu suất của động cơ này bằng 2/3 lần hiệu suất lí tưởng ứng với 2 nhiệt độ trên Tính lượng than tiêu thụ trong thời gian 5 giờ Biết năng suất tỏa nhiệt của than là q = 34.106J
Giải
- Hiệu suất cực đại của máy là:
1
2 1
T
T T
H Max = − = 0,32
- Hiệu suất thực của máy là:
H = 2/3HMax = 2/3.0,32 = 0,21
- Cơng của máy thực hiện trong 5h:
A =P.t
- Nhiệt lượng mà nguồn nĩng của máy nhận là:
J H
t P H
A Q Q
A
1
19 14 , 2
.
=
=
=
⇒
=
- Khối lượng than cần sử dụng trong 5h là:
kg q
Q
m 1 62 , 9
=
=
Bài 6: một khối khí cĩ áp suất p = 100N/m2 thể tích V1 = 4m3, nhiệt độ t1 = 270C được nung nĩng đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 870C Tính cơng do khí thực hiện
Giải
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: 1 1 2 2 2 2 1 1
p V p V p V p V
−
− (P = P1= P2)
−
−
2 1 1
pV
T
= − , trong đĩ: T1 = 300K, T2 = 360K, p = 100N/m2, V1 = 4m3
Do đĩ: 100.4(360 300) 80
300
1) Nhiệt lượng là phần năng lượng mà:
a) vật tiêu hao trong sự truyền nhiệt b) vật nhận được trong sự truyền nhiệt c) vật nhận được hay mất đi trong sự truyền nhiệt d) Cả 3 đều sai
2) 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
Trang 43) Biểu thức của nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học trong trường hợp nung nóng khí trong bình kín (bỏ qua sự giãn nở của bình) là:
a) ∆U = A b) ∆U = Q – A c) ∆U = Q d) ∆U = Q + A
4) 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
5) Trong các động cơ đốt trong, nguồn lạnh là:
a) bình ngưng hơi b) hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy trong buồng đốt
c) không khí bên ngoài d) hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy trong xi lanh
6) Hiệu suất của động cơ nhiệt H được xác định bằng:
a)
1
2
1
Q
Q
Q −
b)
1
2 1
T
T
T −
c)
1
1 2
Q
Q
Q −
d)
1
1 2
T
T
T −
7) Để nâng cao hiệu suất của động cơ nhiệt ta phải:
a) tăng T2 và giảm T1 b) tăng T1 và giảm T2 c) tăng T2 và T1
d) giảm T2 và T1
8) Để tăng hiệu suất của động cơ nhiệt, nên tăng hay giảm T1 hay T2 100?
a) giảm T2 b) tăng T1 c) tăng T2 d) giảm T1
9) Một động cơ nhiệt mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 4,32.104 J đồng thời nhường cho nguồn lạnh 3,84.104 J Hiệu suất của động cơ:
10) Hằng số khí lý tưởng R có giá trị bằng:
a) 0,083 at.lít/mol.K b) 8,31 J/mol.K c) 0,081 atm.lít/mol/K d) Cả 3 đều đúng
11) Định luật Charles chỉ được áp dụng gần đúng
a) với khí lý tưởng b) với khí thực
c) ở nhiệt độ, áp suất khí thông thường d) với mọi trường hợp
Trang 512) Định luật Boyle – Mariotte đúng
a) khi áp suất cao b) khi nhiệt độ thấp c) với khí lý tưởng d) với khí thực
13) Định luật Gay – Lussac cho biết hệ thức liên hệ giữa:
a) thể tích và áp suất khí khi nhiệt độ không đổi b) áp suất và nhiệt độ khí thể tích không đổi
c) thể tích và nhiệt độ khi áp suất không đổi d) thể tích, áp suất và nhiệt độ của khí lý tưởng
14) Trong chuyển động nhiệt, các phân tử lỏng
a) chuyển động hỗn loạn
b) chuyển động hỗn loạn quanh vị trí cân bằng
c) chuyển động hỗn loạn quanh vị trí cân bằng xác định
d) chuyển động hỗn loạn quanh vị trí cân bằng không xác định
15) Chất khí dễ nén vì:
a) Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng b) Lực hút giữa các phân tử rất yếu
c) Các phân tử ở cách xa nhau d) Các phân tử bay tự do về mọi phía
16/ Nhiệt lượng là phần năng lượng mà :
a.vật tiêu hao trong sự truyền nhiệt
b vật nhận được trong sự truyền nhiệt
c.vật nhận được hay mất đi trong sự truyền nhiệt
d.Cả 3 đều sai
17/ Biểu thức của nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học trong trườnh hợp nung nóng khí trong bình kín ( bỏ qua sự giãn nở của bình ) là :
a.U = A
b.U = Q – A
c.U = Q
d U= Q +A
18/ trong các động cơ đốt trong, nguồn lạnh là :
a bình ngưng hơi
b hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy trong buồng đốt
Trang 6c không khí bên ngoài
d hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy trong xi lanh
19/ Hiệu suất của động cơ nhiệt H được xác định bằng :
a Q1-Q2/Q1
b T1-T2/T1
c Q2-Q1/Q1
d T2-T1/T1
20/ Để nâng cao hiệu suất của động cơ nhiệt ta phải:
a tăng T2 và giảm T1
b tăng T1 và giảm T2
c tăng T1 và T2
d giảm T1 và T2
21/Một động cơ nhiệt mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 4,32.104J đồng thời nhường cho nguồn lạnh 3,84.104 J Hiệu suất của động cơ :
a 10 %
b 11 %
c 13%
d 15%
22/ Hằng số khí lý tưởng R co giá trị bằng :
a.0,083 at.lít/mol.K
b.8,31 J/mol.K
c.0,081atm.lít/mol.K
d.Cả 3 đều đúng
23/ Định luật Charles chỉ được áp dụng gần đúng
a với khí lý tưởng
b với khí thực
c ở nhiệt độ và áp suất khí thông thường
d với mọi trường hợp
24/ Định luật Boyle- Mariotte đúng
a khi áp suất cao
b khi nhiệt độ thấp
Trang 7c với khí lý tưởng
d với khí thực
25/ Định luật Gay – Lussac cho biết hệ thức liên hệ giữa
a.thể tích và áp suất khí khi nhiệt độ không đổi
b.áp suất và nhiệt độ khi thể tích không đổi
c.thể tích và nhiệt độkhi áp suất không đổi
d.thể tích , áp suất và nhiệt độ của khí lý tưởng
26/ Chất khí dễ nén vì
a.các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng
b.lực hút giữa các phân tử rất yếu
c.các phân tử ở cách xa nhau
d Các phân tử bay tự do về mọi phía
Câu 27: Trong quá trình đẳng áp, khối lượng riêng cua khí và nhiệt độ tuyệt đối có công thức liên hệ:
A
1
2
2
1
T
T
D
D
=
B
2
1
2
1
T
T
D
D
=
C
2
2
1
1
T
D
T
D
=
D Cả A,B,C đều sai
Hướng dẫn giải: V 1 /T 1 = V 2 /T 2 ; D = m/V ⇒ V = m/D
m/D 1 T 1 = m/D 2 T 2 ⇒ D 1 /D 2 = T 2 /T 1 Đáp án: A
A II và IV
B I và III
C VI
Đáp án: A
P
P
(II) T
V
(III) T
V
(IV) T
P
P
(VI) V
Trang 8Câu 29: Đường đẳng nhiệt có dạng:
A III B IV C VI
Đáp án: A
Câu 30 : Đường đẳng tích có dạng:
A III B V C VI D III và V
Đáp án: D
Trang 9Câu 31: Đối với khí thực, định luật Bôi-Mariôt sai khi:
A nhiệt độ quá cao
B áp suất quá cao
C nhiệt độ quá thấp
D 2 câu B và C đúng
Đáp án: D
32/ Nhiệt lượng là phần năng lượng mà :
a.vật tiêu hao trong sự truyền nhiệt
b vật nhận được trong sự truyền nhiệt
c.vật nhận được hay mất đi trong sự truyền nhiệt
d.Cả 3 đều sai
33/ Biểu thức của nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học trong trườnh hợp nung nóng khí trong bình kín ( bỏ qua sự giãn nở của bình ) là :
a.U = A
b.U = Q – A
c.U = Q
d U= Q +A
3/ trong các động cơ đốt trong, nguồn lạnh là :
e bình ngưng hơi
f hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy trong buồng đốt
g không khí bên ngoài
h hỗn hợp nhiên liệu và không khí cháy trong xi lanh
35/ Hiệu suất của động cơ nhiệt H được xác định bằng :
e Q1-Q2/Q1
f T1-T2/T1
g Q2-Q1/Q1
h T2-T1/T1
36/ Để nâng cao hiệu suất của động cơ nhiệt ta phải:
e tăng T2 và giảm T1
f tăng T1 và giảm T2
g tăng T1 và T2
h giảm T1 và T2
Trang 1037/Một động cơ nhiệt mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 4,32.104J đồng thời nhường cho nguồn lạnh 3,84.104 J Hiệu suất của động cơ :
e 10 %
f 11 %
g 13%
h 15%
38/ Hằng số khí lý tưởng R co giá trị bằng :
a.0,083 at.lít/mol.K
b.8,31 J/mol.K
c.0,081atm.lít/mol.K
d.Cả 3 đều đúng
39/ Định luật Charles chỉ được áp dụng gần đúng
a với khí lý tưởng
b với khí thực
c ở nhiệt độ và áp suất khí thông thường
d với mọi trường hợp
40/ Định luật Boyle- Mariotte đúng
e khi áp suất cao
f khi nhiệt độ thấp
g với khí lý tưởng
h với khí thực
41/ Định luật Gay – Lussac cho biết hệ thức liên hệ giữa
a.thể tích và áp suất khí khi nhiệt độ không đổi
b.áp suất và nhiệt độ khi thể tích không đổi
c.thể tích và nhiệt độkhi áp suất không đổi
d.thể tích , áp suất và nhiệt độ của khí lý tưởng
42/ Chất khí dễ nén vì
a.các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng
b.lực hút giữa các phân tử rất yếu
c.các phân tử ở cách xa nhau
d Các phân tử bay tự do về mọi phía
Trang 11Câu hỏi 43:
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:
A nội năng B nhiệt năng C nhiệt lượng D năng lượng
Đáp án: C
Câu hỏi 44:
Đơn vị của nhiệt dung riêng trong hệ SI là:
A J/g độ B J/kg độ C kJ/kg độ D cal/g độ
Đáp án: B
Câu hỏi 45:
Khi truyền nhiệt cho một khối khí thì khối khí có thể:
tăng nội năng và thực hiện công
giảm nội năng và nhận công
A cả A và B đúng B cả A và B sai
Đáp án: A
Câu hỏi 46:
Nội năng của một khối khí lý tưởng đơn nguyên tử được xác định bởi công thức:
A U = 3nRT/2 B U = 3mRT/2µ C U = 3pV/2 D Cả 3 câu A, B, C đều đúng
Đáp án: D
Câu hỏi 47:
Không thể chế tạo động cơ vĩnh cửu loại 1 vì:
A động cơ chỉ có thể hoạt động trong thời gian ngắn
B B trái với nguyên lý 1 nhiệt động lực học
C cả 2 câu A và B sai
D cả 2 câu A và B đúng
Đáp án: D
Câu hỏi 48:
Aùp dụng nguyên lý 1 nhiệt động lực học cho các quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng, ta có Q = A trong:
A quá trình đẳng áp B quá trình đẳng nhiệt
C quá trình đẳng tích D quá trình đoạn nhiệt
Trang 12Đáp án: B
Câu hỏi 49:
Phát biểu nào sau đây về hiệu suất của động cơ nhiệt sai với T1 : nhiệt độ tuyệt đối của nguồn nóng; T2 : nhiệt độ tuyệt đối của nguồn lạnh
A H luôn nhỏ hơn 1 B H ≤ (T1 – T2) / T1
C H rất thấp D H có thể bằng 1
Đáp án: D
Câu hỏi 50:
Nguyên lý 2 nhiệt động lực học có thể phát biểu:
A Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn
B Không thể thực hiện 1 quá trình tuần hoàn mà kết quả duy nhất của nó là thực hiện công do lấy nhiệt từ 1 nguồn
C cả 2 câu A và B đúng
D cả 2 câu A và B sai
Đáp án: C
Câu hỏi 51:
Tìm áp suất của khối khí lý tưởng đơn nguyên tử trong 1 bình 2 lít, biết nội năng của khí là 300 J
A 105 N/m2
B 104 N/m2
C 700 mmHg
D 1 đáp số khác
Hướng dẫn giải: U = 3pV/2 ⇒ p = 2U/3V = 2.3.10 2 /3.2.10 -3 = 10 5 N/m 2
Đáp án: A