GV Trần Thanh Giang Mobile 0976 81 86 86 CHƯƠNG VI CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHỦ ĐỀ 1 NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG A Phương pháp giải bài toán về sự truyền nhiệt giữa các vật + Xác định nhiệt lư[.]
GV: Trần Thanh Giang Mobile: 0976 81 86 86 CHƯƠNG VI: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHỦ ĐỀ 1: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG A Phương pháp giải toán truyền nhiệt vật + Xác định nhiệt lượng toả thu vào vật q trình truyền nhiệt thơng qua biểu thức: Q = mct +Viết phương trình cân nhiệt: Qtoả = Qthu + Xác định đại lượng theo yêu cầu toán Lưu ý: + Nếu ta sử dụng biểu thức t = ts – tt Qtoả = - Qthu + Nếu ta xét độ lớn nhiệt lượng toả hay thu vào Q toả = Qthu, trường hợp này, vật thu nhiệt t = ts - tt cịn vật toả nhiệt t = tt – ts B Bài tập vận dụng Bài 1: Một bình nhơm có khối lượng 0,5kg chứa 0,118kg nước nhiệt độ 20 oC Người ta thả vào bình miếng sắt có khối lượng 0,2kg đun nóng tới nhiệt độ 75oC Xác định nhiệt độ nước bắt đầu có cân nhiệt.Cho biết nhiệt dung riêng nhôm 920J/kgK; nhiệt dung riêng nước 4180J/kgK; nhiệt dung riêng sắt 460J/kgK Bỏ qua truyền nhiệt môi trường xung quanh Giải: Gọi t nhiệt độ lúc cân nhiệt Nhiệt lượng sắt toả cân bằng: Q1 = mscs(75 – t) = 92(75 – t) (J) Nhiệt lượng nhôm nước thu vào cân nhiệt: Q = mnhcnh(t – 20) = 460(t – 20) (J) Q3 = mncn(t – 20) = 493,24(t – 20) (J) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Qtoả = Qthu 92(75 – t) = 460(t – 20) + 493,24(t – 20) 92(75 – t) = 953,24(t – 20) Giải ta t ≈ 24,8 oC Bài 2: Một nhiệt lượng kế đồng thau có khối lượng 128g chứa 210g nước nhiệt độ 8,4 oC Người ta thả miếng kim loại có khối lượng 192g đun nóng tới nhiệt độ 100 oC vào nhiệt lượng kế Xác định nhiệt dung riêng miếng kim loại, biết nhiệt độ có cân nhiệt 21,5 oC.Bỏ qua truyền nhiệt môi trường xung quanh biết nhiệt dung riêng đồng thau 128J/kgK nước 4180J/kgK Giải : Nhiệt lượng toả miếng kim loại cân nhiệt là:Q = mkck(100 – 21,5) = 15,072ck (J) Nhiệt lượng thu vào đồng thau nước cân nhiệt là:Q2 = mđcđ(21,5 – 8,4) = 214,6304 (J) Q3 = mncn(21,5 – 8,4) =11499,18 (J) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Qtoả = Qthu 15,072ck = 214,6304 + 11499,18 ta ck = 777,2J/kgK Bài 3: Thả cầu nhôm khối lượng 0,105kg đun nóng tới 142 0C vào cốc đựng nước 20 0C, biết nhiệt độ có cân nhiệt 42 0C Tính khối lượng nước cốc, biết nhiệt dung riêng nước 880J/kg.K nước 4200J/kg.K Giải - Nhiệt lượng miếng nhôm tỏa Q1 = m1c1(142– 42) - Nhiệt lượng nước thu vào: Q2 = m2c2(42 - 20) - Theo PT cân nhiệt: Q1 = Q2 m1c1(142– 42)=m2c2(42 - 20) Bài 4: Một cốc nhôm có khối lượng 120g chứa 400g nước ở nhiệt độ 24 oC Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng 80g ở nhiệt độ 100oC Xác định nhiệt độ của nước cốc có sự cân bằng nhiệt Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/Kg.K, của đồng là 380 J/Kg.K và của nước là 4,19.103 J/Kg.K Giải- Gọi t là nhiệt độ có sự cân bằng nhiệt - Nhiệt lượng thìa đồng tỏa là Q1 = m1 c1 (t1 – t) - Nhiệt lượng cốc nhôm thu vào là Q2 = m2 c2 (t – t2) - Nhiệt lượng nước thu vào là Q3 = m3 c3 (t – t2) Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:Q1 = Q2 + Q3 m1 c1 (t1 – t) = m2 c2 (t – t2) + m3 c3 (t – t2) t= o Thay số, ta được t = C Bài 5: Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng m = 100g có chứa m2 = 375g nước ở nhiệt độ 25oC Cho vào nhiệt lượng kế một vật bằng kim loại khối lượng m3 =400g ở 90oC Biết nhiệt độ có sự cân bằng nhiệt là 30oC Tìm nhiệt dung riêng của miếng kim loại Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/Kg.K, của nước là 4200J/Kg.K Giải : Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 25oC lên 30oC là Q12 = (m1.c1 + m1.c2).(t- t1) Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa là:Q3 = m3.c3.(t2 –t) Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:Q12 = Q3 (m1.c1 + m1.c2).(t- t1) = m3.c3.(t2 –t) c3 = [Type text] = = 336 Page Vậy c3 = 336 J/Kg.K GV: Trần Thanh Giang Mobile: 0976 81 86 86 Bài 6: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105 Kg được nung nóng tới 142oC vào một cốc nước ở 20oC Biết nhiệt độ có sự cân bằng nhiệt là 42oC Tính khối lượng nước cốc Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/Kg.K và của nước là 4200 J/Kg.K GiảiGọi t là nhiệt độ có sự cân bằng nhiệt Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa là: Q1 = m1.c1.(t2 – t) Nhiệt lượng nước thu vào là Q2 = m2.c2.(t – t1) Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:Q1 = Q2 m1.c1.(t2 – t) = m2.c2.(t – t1) m2 = = = 0,1 Kg CHỦ ĐỀ 2: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC A Các dạng tập phương pháp giải Dạng 1: Tính tốn đại lượng liên quan đến công, nhiệt độ biến thiên nội Áp dụng nguyên lý I: U = A + Q Trong đó: : biến thiên nội (J) : công (J) Qui ớc: Chỳ ý: + nội tăng, + vật nhận công , + vật nhận nhiệt lợng, a.Quỏ trỡnh ng tớch: nội giảm vật thực công vật truyền nhiệt lợng nờn b Quá trình đẳng nhiệt c Quá trình đẳng áp nên Q = -A - Công giãn nở trình đẳng áp: : ¸p st cđa khèi khÝ : thể tích lúc đầu lúc sau khí - Có thể tính cơng cơng thức: ( bi toỏn khụng cho V2) Đơn vị thể tích V (m3), đơn vị áp suất p (N/m2) (Pa) Dạng 2: Bài toán hiệu suất động nhiệt T2 - HiÖu suÊt thùc tÕ: H = (%) - HiÖu suÊt lý tëng: Hmax = ¿ Hmax - NÕu cho H suy A biết Q1 ,ngợc lại cho A suy Q1 Q2 B Bi tập vận dụng Bài 1: bình kín chứa 2g khí lý tưởng 200C đun nóng đẳng tích để áp suất khí tăng lên lần a Tính nhiệt độ khí sau đun b Tính độ biến thiên nội khối khí, cho biết nhiệt dung riêng đẳng tích khí 1- T1 vµ H J/kg.K Giải: a Trong q trình đẳng tích thì: , áp suất tăng lần áp nhiệt độ tăng lần, vậy: T2 = 2T1 = 2.(20 + 273) = 586K, suy t2 = 3130C b Theo nguyên lý I thì: U = A + Q q trình đẳng tích nên A = 0, Vậy U = Q = mc (t2 – t1) = 7208J Bi 2: Một lợng khí áp suất 2.104 N/m2 tích lít Đợc đun nóng đẳng ¸p khÝ në vµ cã thĨ tÝch lÝt Tính: a.Công khí thực b.Độ biến thiên nội khí Biết đun nóng khí nhận đợc hiệt lợng 100 J Giải a Tính công khí thực đợc: Với [Type text] Suy ra: Page GV: Trần Thanh Giang Mobile: 0976 81 86 86 V× khí nhận nhiệt lợng ( b ) thực công nên: Độ biến thiên nội năng: áp dụng nguyên lý I NĐLH Với Suy ra: Bi 3: Mt khối khí tích 10 lít áp suất 2.10 5N/m2 nung nóng đẳng áp từ 30oC đến 1500C Tính cơng khí thực q trình Giải: Trong q trình đẳng áp, ta có: - Cơng khí thực là: Bài 4: Một động nhiệt lý tưởng hoạt động hai nguồn nhiệt 100oC 25,4oC, thực cơng 2kJ a Tính hiệu suất động cơ, nhiệt lượng mà động nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng mà truyền cho nguồn lạnh b Phải tăng nhiệt độ nguồn nóng lên để hiệu suất động đạt 25%? Giải a Hiệu suất động cơ: - Suy ra, nhiệt lượng mà động nhận từ nguồn nóng là: - Nhiệt lượng mà động truyền cho nguồn lạnh: Q2 = Q1 – A = 8kJ b Nhiệt độ nguồn nóng để có hiệu suất 25% Bài 5: Một máy nước có cơng suất 25KW, nhiệt độ nguồn nóng t = 2200C, nguồn lạnh t2 = 620C Biết hiệu suất động 2/3 lần hiệu suất lí tưởng ứng với nhiệt độ Tính lượng than tiêu thụ thời gian Biết suất tỏa nhiệt than q = 34.106J H Max= T −T T = 0,32 Giải- Hiệu suất cực đại máy là: - Hiệu suất thực máy là:H = 2/3HMax = 2/3.0,32 = 0,21 - Công máy thực 5h:A =P.t - Nhiệt lượng mà nguồn nóng máy nhận là: m= H= Q1 A A P t ⇒ Q1= = =2 ,14 199 J Q1 H H =62 , kg q - Khối lượng than cần sử dụng 5h là: Bài 6: khối khí có áp suất p = 100N/m thể tích V1 = 4m3, nhiệt độ t1 = 270C nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ t = 870C Tính cơng khí thực GiảiTừ phương trình trạng thái khí lý tưởng: (P = P1= P2) Nên: Vậy: , đó: T1 = 300K, T2 = 360K, p = 100N/m2, V1 = 4m3.Do đó: CHƯƠNG VII: CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ CHỦ ĐỀ 1: BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN A Phương pháp giải toán biến dạng lực gây ( biến dạng cơ) - Cơng thức tính lực đàn hồi: Fđh = k ( dùng cơng thức để tìm k) Trong đó: k = E ( dùng cơng thức để tìm E, S) k ( N/m) độ cứng ( hệ số đàn hồi) E ( N/m2 hay Pa) : gọi suất đàn hồi hay suất Yâng [Type text] Page GV: Trần Thanh Giang Mobile: 0976 81 86 86 S (m2) : tiết diện lo (m): chiều dài ban đầu - Độ biến dạng tỉ đối: - Diện tích hình trịn: (d (m) đường kính hình trịn) Nhớ: độ cứng vật ( thanh,lò xo) tỉ lệ nghịch với chiều dài: B Bài tập vận dụng Bài 1: Một sợi dây kim loại dài 2m, đường kính 0,75mm Khi kéo lực 30N sợi dây dãn thêm 1,2mm a Tính suất đàn hồi sợi dây b Cắt dây thành phần kéo lực 30N độ dãn bao nhiêu? Giải- Vì độ lớn lực tác dụng vào độ lớn lực đàn hồi nên: với nên b Khi cắt dây thành phần phần dây có độ cứng gấp lần so với dây ban đầu kéo dây lực 30N độ dãn giảm ln Bi 2: a.Phải treo vật có khối lợng vào lò xo có hệ số ®µn håi k = 250N/m ®Ĩ nã d·n = 1cm Lấy g = 10m/s2 b.Một sợi dây đồng thau dài 1,8 m có đờng kính 0,8 mm Khi bị kéo lực 25N dÃn đoạn 1mm Xác định suất lâng đồng thau Giải a Tìm khối lợng m: Vật m chịu tác dụng trọng lực Ta có: =0 (ở trạng thái cân bằng) lực đàn hồi Suy ra: P = F Với P = mg Nên (Với k = 250N/m; b T×m suÊt Young E? =1cm =0,01m ; g=10m/s2) Xét dây đồng thau chịu tác dụng lực kéo trạng thái cân bằng: lực đàn hồi Mà: Nên: Suy ra: Với Fk = 25 N; l0 =1,8m; d = 0,8mm =8.10-4 m ; =10-3 m Nên: Bi 3:Một thép dài 4m, tiết diện 2cm2 Phải tác dụng lên thép lực kéo để dài thêm 1,5mm? Có thể dùng thép để treo vật có trọng lợng mà không bị đứt? Biết suất Young giới hạn hạn bền thép 2.10 11Pa 6,86.108Pa Giải: Ta có: [Type text] (1) Và Page (2) GV: Trần Thanh Giang Mobile: 0976 81 86 86 Thay (2) vµo (1) suy ra: Thanh thÐp cã thể chịu đựng đợc trọng lực nhỏ (N) Fb P