Các nguyên lý của nhiệt động lực học_Chuyên đề bồi dưỡng Vật lý 10

- T: 01689.996.187 Website, Din n: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com A. Cỏc dng bi tp v phng phỏp gii Dng 1: Tớnh toỏn cỏc i lng liờn quan n cụng, nhit v bin thiờn ni nng p dng nguyờn lý I: U = A + Q Trong đó: U : biến thiên nội năng (J) A : công (J) Qui ớc: + 0 U > nội năng tăng, 0 U < nội năng giảm. + 0 A > vật nhận công , 0 A < vật thực hiện công. + 0 Q > vật nhận nhiệt lợng, 0 Q < vật truyền nhiệt lợng. Chỳ ý: a.Quỏ trỡnh ng tớch: 0 0 V A = = nờn U Q = b. Quỏ trỡnh ng nhit 0 0 T U = = nờn Q = -A c. Quỏ trỡnh ng ỏp - Cụng gión n trong quỏ trỡnh ng ỏp: = = 2 1 ( ) . A p V V 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 th tớnh cụng bng cụng thc: 1 2 1 1 ( ) pV A T T T = ( nu bi toỏn khụng cho V 2 ) Đơn vị thể tích V (m 3 ), đơn vị của áp suất p (N/m 2 ) hoặc (Pa). = 2 1 1 N Pa m Dng 2: Bi toỏn v hiu sut ng c nhit - Hiệu suất thực tế: H = 1 2 1 1 Q Q A Q Q = (%) - Hiệu suất lý tởng: H max = 1 2 1 T T T = 1 - 1 2 T T và H H max - Nếu cho H thì suy ra A nếu biết Q 1 ,ngợc lại cho A suy ra Q 1 và Q 2 B. Bi tp vn dng Bi 1: mt bỡnh kớn cha 2g khớ lý tng 20 0 C c un núng ng tớch ỏp sut khớ tng lờn 2 ln. a. Tớnh nhit ca khớ sau khi un. b. Tớnh bin thiờn ni nng ca khi khớ, cho bit nhit dung riờng ng tớch khớ l 3 12,3.10 J/kg.K Gii CC NGUYấN Lí CA NHIT NG LC HC 39 - T: 01689.996.187 Website, Din n: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com a. Trong quỏ trỡnh ng tớch thỡ: 1 2 1 2 p p T T = , nu ỏp sut tng 2 ln thỡ ỏp nhit tng 2 ln, vy: T 2 = 2T 1 = 2.(20 + 273) = 586K, suy ra t 2 = 313 0 C b. Theo nguyờn lý I thỡ: U = A + Q do õy l quỏ trỡnh ng tớch nờn A = 0, Vy U = Q = mc (t 2 t 1 ) = 7208J Bi 2: Một lợng khí ở áp suất 2.10 4 N/m 2 có thể tích 6 lít. Đợc 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 đợc hiệt lợng 100 J Giải a. Tính công do khí thực hiện đợc: = = 2 1 ( ) . A p V V p V Với = = = = 4 2 3 3 2 1 2.10 / 2 2.10 p N m và V V V lít m Suy ra: = = 4 3 2.10 .2.10 40 A J Vì khí nhận nhiệt lợng ( > 0 Q ) và thực hiện công nên: = 40 A J b. Độ biến thiên nội năng: á p dụng nguyên lý I NĐLH = + U Q A Với = 100 Q J và 40 A J = Suy ra: = = 100 40 60 U J Bi 3: Mt khi khớ cú th tớch 10 lớt ỏp sut 2.10 5 N/m 2 c nung núng ng ỏp t 30 o C n 150 0 C. Tớnh cụng do khớ thc hin trong quỏ trỡnh trờn. Gii Trong quỏ trỡnh ng ỏp, ta cú: = = = = 2 2 2 2 1 1 1 1 423 . 10. 13,96 303 V T T V V l V T T - Cụng do khớ thc hin l: ( ) ( ) = = = = 5 3 2 1 . . 2.10 . 13,96 10 .10 792 A p V p V V J Bi 4: Mt ng c nhit lý tng hot ng gia hai ngun nhit 100 o C v 25,4 o C, thc hin cụng 2kJ. a. Tớnh hiu sut ca ng c, nhit lng m ng c nhn t ngun núng v nhit lng m nú truyn cho ngun lnh. b. Phi tng nhit ca ngun núng lờn bao nhiờu hiu sut ng c t 25%? Gii a. Hiu sut ca ng c: 1 2 1 373 298,4 0,2 2% 373 T T H T = = = = - Suy ra, nhit lng m ng c nhn t ngun núng l: 1 1 0 A Q k J H = = - Nhit lng m ng c truyn cho ngun lnh: Q 2 = Q 1 A = 8kJ - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com b. Nhiệt độ của nguồn nóng để có hiệu suất 25%. = − ⇒ = = = ⇒ = − = − − / / / 2 2 1 1 / / 1 298,4 1 398 273 125 . 1 0,25 1 o T T H T K t T C T H Bài 5: Một máy hơi nước có cơng suất 25KW, nhiệt độ nguồn nóng là t 1 = 220 0 C, nguồn lạnh là t 2 = 62 0 C. 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 = 34.10 6 J. Giải - Hiệu suất cực đại của máy là: 1 21 T TT H Max − = = 0,32 - Hiệu suất thực của máy là: H = 2/3H Max = 2/3.0,32 = 0,21 - Cơng của máy thực hiện trong 5h: A =P.t - Nhiệt lượng mà nguồn nóng của máy nhận là: J H tP H A Q Q A H 9 1 1 19.14,2 . === ⇒ = - Khối lượng than cần sử dụng trong 5h là: kg q Q m 9,62 1 == Bài 6: một khối khí có áp suất p = 100N/m 2 thể tích V 1 = 4m 3 , nhiệt độ t 1 = 27 0 C được nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ t 2 = 87 0 C. Tính cơng do khí thực hiện. Giải Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: 1 1 2 2 2 2 1 1 1 2 2 1 p V p V p V p V T T T T − = = − (P = P 1 = P 2 ) Nên: 1 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 2 1 1 ( ) ( ) ( ) p V P V V p V p V V T T T T T T − = ⇒ − = − − Vậy: 1 2 1 1 ( ) pV A T T T = − , trong đó: T 1 = 300K, T 2 = 360K, p = 100N/m 2 , V 1 = 4m 3 . Do đó: 100.4(360 300) 80 300 A J − = = II. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP. 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 vò của nhiệt dung riêng của 1 chất là: a) J/kg.độ b) J.kg/độ c) kg/J.độ d) J.kg.độ - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com 3) 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 đònh bằng: a) 1 21 Q QQ − b) 1 21 T TT − c) 1 12 Q QQ − d) 1 12 T TT − 7) Để nâng cao hiệu suất của động cơ nhiệt ta phải: a) tăng T 2 và giảm T 1 b) tăng T 1 và giảm T 2 c) tăng T 2 và T 1 d) giảm T 2 và T 1 8) Để tăng hiệu suất của động cơ nhiệt, nên tăng hay giảm T 1 hay T 2 10 0 ? a) giảm T 2 b) tăng T 1 c) tăng T 2 d) giảm T 1 9) Một động cơ nhiệt mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 4,32.10 4 J đồng thời nhường cho nguồn lạnh 3,84.10 4 J. Hiệu suất của động cơ: a) 10% b) 11% c) 13% d) 15% 10) Hằng số khí lý tưởng R có giá trò 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) Đònh 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 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com 12) Đònh luật Boyle – Mariotte đúng a) khi áp suất cao b) khi nhiệt độ thấp c) với khí lý tưởng d) với khí thực 13) Đònh 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 vò trí cân bằng c) chuyển động hỗn loạn quanh vò trí cân bằng xác đònh d) chuyển động hỗn loạn quanh vò trí cân bằng không xác đònh 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 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com c. 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 đònh 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 trò 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/ Đònh 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/ Đònh luật Boyle- Mariotte đúng a. khi áp suất cao b. khi nhiệt độ thấp - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com c. với khí lý tưởng d. với khí thực 25/ Đònh 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 Câu 28: Đường đẳng áp có dạng: A. II và IV B. I và III C. VI D. Tất cả đều sai Đáp án: A P (I) V P (II) T V (III) T V (IV) T P (V) T P (VI) V - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com Câu 29: Đường đẳng nhiệt có dạng: P P V I V II T III T V P P T T V IV V VI A. III B. IV C. VI Đáp án: A Câu 30 : Đường đẳng tích có dạng: P P V V T T I II III V P P T T V IV V VI A. III B. V C. VI D. III và V Đáp án: D - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com Câu 31: Đối với khí thực, đònh 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 đònh 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 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com 37/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 trò 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/ Đònh 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/ Đònh luật Boyle- Mariotte đúng e. khi áp suất cao f. khi nhiệt độ thấp g. với khí lý tưởng h. với khí thực 41/ Đònh 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 [...]... năng của một khối khí lý tưởng đơn nguyên tử được xác đònh 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 vónh 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: p dụng nguyên lý 1 nhiệt động lực. .. 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 ... 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 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com Đáp 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... http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com Câu 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 đònh: A nội năng B nhiệt năng C nhiệt lượng D năng lượng Đáp án: C Câu hỏi 44: Đơn vò 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... 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 .102 /3.2 .10- 3 = 105 N/m2 Đáp án: A . .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. .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. 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