Chương 11 : NỘI NĂNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG Bài 1: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG I. Nội năng : Nội năng của một vật là dạng năng lượng bao gồm động năng của chuyển động hỗn độn không ngừng của các phần tử cấu tạo nên vật và thế năng tương tác giữa chúng. Kết luận : Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật U = f (T.V) II. Các cách biến đổi nội năng : 1. Sự thực hiện công – Công : Ví dụ : Khi cọ sát miếng đồng lên mặt bàn, miếng đồng nóng lên, nội năng biến đổi. Quá trình biến đổi nội năng nói trên liên quan đến sự chuyển dời của vật khác tác dụng lên vật đang xét gọi là sự thực hiện công. A = F.s 1. Sự truyền nhiệt – Nhiệt lượng : Sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác không bằng cách thực hiện công gọi là sự truyền nhiệt. Nhiệt lượng : Trong sự truyền nhiệt, phần năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác gọi là nhiệt lượng. Q = m.c(t 2 –t 1 ) Trong đó : Q : nhiệt lượng vật thu vao hay mất đi (Jun) m : khối lượng vật (kg ) c : nhiệt dung riêng của vật (J/kg) t 1 , t 2 : nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng của quá trình truyền nhiệt. Bài 1 : NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I. Thí nghiệm của Jun và định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng. 1. Thí nghiệm : (SGK) 2. Kết luận : Cơ năng đã được chuyển hóa thành một lượng tương đương của nội năng và năng lượng của hệ được bảo toàn 3. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng : Năng lượng không tự mất đi mà cũng không tự sinh ra. Nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc chuyển từ vật này sang vật khác. II. Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực hoc : 1. Phát biểu : Nhiệt lượng truyền cho vật làm biến thiên nội năng của vật và biến thành công mà vật thực hiện lên các vật khác. 2. Biểu thức : AUQ Q : nhiệt lượng truyền cho chất khí. A : công mà chất khí thực hiện được theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. :U độ biến thiên nội năng của chất khí. Quy ước : :0 U Nội năng của vật tăng :0 U Nội năng của vật giảm :0 Q Vật nhận nhiệt lượng của các vật khác :0 Q Vật truyền nhiệt lượng cho các vật khác :0 A Vật thực hiện công :0 A Vật nhận công từ các vật khác. Bài 3 : ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ 1 NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHO KHÍ LÝ TƯỞNG I. Nội năng và công của khí lý tưởng : 1. Nội năng của khí lý tưởng : Bằng động năng của chuyển động hỗn độn của các phân tử có trong khí đó. 2. Biểu thức tính công của khí lý tưởng : VpA . p : áp suất không đổi :V độ biến thiên thể tích của khí Công của chất khí khi giãn nở bằng thể tích của áp suất chất khí và độ biến thiên của thể tích. Nếu V 2 >V 1 : :0,0 AV chất khí thực hiện công Nếu :0:0: 12 AVVV chất khí nhận được công II. Aùp dụng nguyên lý 1 cho các quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng : 1. Quá trình đẳng tích : Chất khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 : UQ AV 00 Kết luận : Trong quá trình đẳng tích nhiệt lượng mà chất khí nhận được chỉ dùng để làm tăng nội năng của nó. 2. Quá trình đẳng áp : Trong quá trình biến đổi từ trạng thái sang trạng thái 2 chất khí thực hiện công : AUQ VpA . Trong quá trình đẳng áp, nhiệt lượng mà chất khí nhận được một phần làm tăng nội năng của nó, một phần biến thành công. 3. Quá trình đẳng nhiệt : Trong quá trình đẳng nhiệt, nhiệt độ không đổi do đó nội năng của khí không đổi : 0 U Khi chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 chất khí thực hiện công :Q = A Kết luận : trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng truyền cho khí được chuyển thành công. 4. Chu trình : Chu trình là một quá trình biến đổi khép kín của một lượng khí. Từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 : giãn đẳng nhiệt, sinh công A 1 Từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 : đẳng tích . Từ trạng thái 3 sang trạng thái 4 : nén đẳng nhiệt : sinh công A 2 Từ trạng thái 4 sang trạng thái 1 : đẳng tích. Vậy trong chu trình trên công của chất khí là A= A 1 + A 2 . Độ lớn của công này được xác định bằng diện tích của phần gạch chéo. Vì chất khí trở về trạng thái ban đầu nên AQU ;0 Kết luận : Trong chu trình, toàn bộ nhiệt lượng truyền cho khí sẽ chuyển thành công. 5. Nhận xét : Muốn thực hiện công vật phải nhận được năng lượng từ bên ngoài. Bài 4 : NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT I. Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt : 1. Định nghĩa : Động cơ nhiệt la thiết bị biến đổi nội năng cua nhiên liệu thành cơ năng. 2. Nguyên tắc : Dựa vào nguyên lý thứ 1 nhiệt động lực học Để một động cơ nhiệt họat động và sinh công, phải : Tiếp xúc với nguồn nhiệt có nhiệt độ cao hơn nó ( nguồn nóng) và sinh công A 1 Để tiếp tục hoạt động phải chờ ngoại lực thực hiện công A 2 đưa động cơ về trạng thái ban đầu của chu trình. Để được lợi về công phải có A 2 <A 1 thì động cơ nhiệt phải tiếp xúc với nguồn có nhiệt độ thấp hơn nó.( nguồn lạnh). Sau 1 chu trình : Động cơ nhiệt thực hiện công : A = A 1 –A 2 = Q 1 -Q 2 Q 1 : nhiệt lượng nguồn sáng nóng truyền cho động cơ nhiệt Q 2 : nhiệt lượng nguồn sáng lạnh truyền cho động cơ nhiệt. II. Cấu tạo của động cơ nhiệt : Gồm 3 bộ phận cơ bản : Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng cho các tác nhân. Bộ phận phát động trong đó tác nhân giãn nỡ sinh công có ích. Nguồn lạnh nhận nhiệt lượng của tác nhân để tác nhân giảm nhiệt độ. III. Hiệu suất của động cơ nhiệt : Hiệu suất của động cơ nhiệt bằng tỉ số giữa nhiệt lượng có ích và phần nhiệt lượng lấy ra từ nguồn sáng. 11 21 Q A Q QQ H . Chương 11 : NỘI NĂNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG Bài 1: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG I. Nội năng : Nội năng của một vật là dạng năng lượng bao gồm động năng của chuyển động. Bài 3 : ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ 1 NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHO KHÍ LÝ TƯỞNG I. Nội năng và công của khí lý tưởng : 1. Nội năng của khí lý tưởng : Bằng động năng của chuyển động hỗn độn của các. có trong khí đó. 2. Biểu thức tính công của khí lý tưởng : VpA . p : áp suất không đổi :V độ biến thiên thể tích của khí Công của chất khí khi giãn nở bằng thể tích của áp suất