Vật lý 10 nâng cao - ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (2 tiết) ppsx

Kiến thức - Hiểu được nội năng của khí lý tưởng chỉ bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử trong khí đó.. Như vậy nội năng của khí lý tưởng chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt

ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

(2 tiết)

A MỤC TIÊU

1 Kiến thức

- Hiểu được nội năng của khí lý tưởng chỉ bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử trong khí đó Như vậy nội năng của khí lý tưởng chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt độ

- Biết được công thức tính công của khí lý tưởng

- Biết cách vận dụng nguyên lý I vào các quá trình của khí lý tưởng

2 Kỹ năng

- Đoán biết công mà khí thực hiện trong một quá trình qua diện tích trên độ thị (p,V) ứng với quá trình đó

- Biết tính cộng mà khí thực hiện, tính nhiệt lượng trao đổi và tính độ biến thiên nội năng trong một số quá trình của khí lý tưởng

B CHUẨN BỊ

1 Giáo viên

- Bảng tổng hợp các hệ thức tính công, nhiệt lượng và biến thiên nội năng trong một số quá trình của khí lý tưởng (SGV) Chú ý : Nhiệt dung riêng của chất có giá trị khác nhau tùy theo quá trình đẳng tích hay đẳng áp

- Một số bài tập sau bài và trong SBT

2 Học sinh

- Ôn lại các công thức tính công và nhiệt lượng

C TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1 (………phút) : KIỂM TRA BÀI CŨ

- Nội năng là gì? Các cách làm biến đổi nội năng của hệ

- Phát biểu nguyên lý I nhiệt động lực hoc

- Giải một bài tập nhỏ

Hoạt động 2 (………phút) : NỘI NĂNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG Hoạt động của GV Hoạt động dự kiến Nội dung chính của bài

của HS

© Nêu khái niệm của

khí lý tưởng?

© Vậy nội năng của khí

lý tưởng phụ thuộc vào

yếu tố nào?

- Yêu cầu HS đọc phần

1b) để tìm công của khí

lý tưởng

- Yêu cầu HS đọc phần

1c) để tìm công và biểu

thị công đó trên đồ thị

(p,V)

- Nêu khái niệm

- trả lời : chỉ còn phụ thuộc vào nhiệt độ

- Đọc SGK và tìm ra công thức

- tìm và phân tích

1 Nội năng và công của khí lý tưởng

a) Nội năng của khí lý tưởng Nội năng của khí lý tưởng chỉ bao gồm tổng động năng của chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí, nên nội năng của khí

lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt

độ của khí : U = f(T)

b) Công thức tính công của khí lý tưởng

Khi dãn nở đẳng áp, khí đã thực hiện một công:

A’ = p.V = p(V2 –

V1) Một cách khác, có thể nói khí nhận được một công : – A = A’ c) Biểu thị công trên hệ tọa độ p-V

V1 V2 V

p1

p2

p

N

M

A’

O

Khi cho khí dãn nở từ thể tích V1

đến V2, áp suất giảm từ p1 đến p2 (từ M N) thì công do khí sinh ra được biểu thị bằng diện tích hình thang cong MNV2V1M

A = SMNV2V1M

Hoạt động 3 (……phút) : ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I NĐLH CHO

CÁC QUÁ TRÌNH

Hoạt động của GV Hoạt động dự kiến

của HS

Nội dung chính của bài

- yêu cầu HS đọc SGK

phần 2 và rút ra các kết

luận cho từng quá trình

- Quá trình đẳng tích :

V = 0  A = 0

 Q = U

2 Áp dụng nguyên lý I cho các quá trình của khí lý tưởng

a) Quá trình đẳng tích (V = const)

V = 0  A = 0

 Q = U

Vậy, trong quá trình

lượng mà khí nhận

V1 V

p1

p2

p

O (2)

(1)

- Quá trình đẳng áp

A = pV (V2 > V1)

Q = U + A’

- Quá trình đẳng nhiệt

T = const  U = 0

 Q = –A = A’

được chỉ dùng để làm tăng nội năng của khí

b) Quá trình đẳng áp (p = const)

A = –A’

= – p(V2 – V1) (V2 > V1) A’ : công mà khí sinh ra

Q = U + A’

Trong quá trình đẳng áp, một phần nhiệt lượng mà khí nhận được dùng để làm tăng nội năng của khí, phần còn lại chuyển thành công mà khí sinh ra

c) Quá trình đẳng nhiệt (T =

p1

p

O

(2) (1)

V2

A’

V1 V2 V

p1

p2

p

(2)

(1)

A’

O

- Chu trình

U = 0

 Q = (–A) = A’

const)

T = const  U =

0

 Q = –A = A’

Trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết sang công mà khí sinh ra

d) Chu trình Chu trình là một quá trình mà trạng thái cuối của nó trùng với trạng thái đầu

U = 0

 Q = (–A)

= A’

Tổng đại số nhiệt lượng mà hệ nhận được trong cả chu trình chuyển hết sang công mà hệ sinh

ra trong chu trình đó

Chiều diễn biến chu trình cùng chiều kim đồng hồ thì khí thực hiện công và ngược lại

Hoạt động 4 (……phút) : BÀI TẬP VẬN DỤNG

Hoạt động của GV Hoạt động dự kiến Nội dung chính của bài

của HS

- Yêu cầu HS đọc đề bài

SGK trang 297 và tóm

tắt bài toán

- Hướng dẫn HS dựa

- Đọc bài và tóm tắt

* Tóm tắt

n = 1,4 mol (1) : T1 = 300K

p1 , V1

(2) : T2 = 350K

p 1 = p 2 , V2

Q = 1000J (3) : T3 = T1

p3 , V3 = V2 (4)  (1)

a) Vẽ đồ thị p-V b) Tính công khí thực hiện trong qt p = const c) Tính U trong mỗi

qt

d) Tính Q trong qt đẳng tích

3 Bài tập vận dụng

a) (1)(2) : quá trình đẳng áp, (2)(3) : quá trình đẳng tích, (3)(1) : quá trình đẳng nhiệt

V1 V2 V

p1

p2

p

(2) (1)

O

(3)

300K

300K 350K

vào các kiến thức đã học

: phương trình trạng thái

khí lý tưởng, áp dụng

nguyên lý I NĐLH vào

các quá trình

b) Công khí thực hiện trong quá trình đẳng áp

Ta có A’ = p1.V = p1(V2 – V1) Mặt khác từ phương trình trạng thái

p1.V1 = nRT1

p2.V2 = nRT2 Suy ra A’ = nR(T1 – T2)

= 1,4  8,31  (350 – 300)

= 581,7 (J)

c) Tính độ biến thiên nội năng của mỗi quá trình

- Quá trình đẳng áp (1)(2)

U = Q + A = Q – A’

U = 1000 – 581,7 = 418,3 (J)

- Quá trình đẳng tích (2)(3)

V2 = V3  V = 0  A = 0

Nhiệt độ giảm nên nội năng giảm

U = – 418,3 (J)

- Quá trình đẳng nhiệt (3)(1)

U = 0

d) Áp dụng nguyên lý I NĐLH cho quá trình đẳng tích (2)(3)

U = Q + A

Ta có A = 0 và U = – 418,3 J Vậy Q = – 418,3 J

Như vậy khí nhả ra nhiệt lượng 418,3 J

D CỦNG CỐ

- Trả lời các câu hỏi 1, 2, 3 trang 254 SGK

- Giải bài tập 1,2,3,4