Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT

Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình A. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong chương trình bồi dưỡng HSG vật lý phổ thông, Nhiệt học là một trong những nội dung quan trọng. Nội dung trong trình Chuyên phần Nhiệt học tập trung ở lớp 10, là lớp đầu cấp. Vì vậy, phải hình thành chắc chắn cho các em ngay từ năm học này trong khi phương pháp học môn Chuyên của các em mới bắt đầu hình thành. Đó là một trong những khó khăn khi dạy phần này. Ngoài ra, so với chương trình nâng cao, nội dung chương trình Chuyên phần Nhiệt học có sự chênh lệch rất lớn, đòi hỏi các em phải nắm được các kiến thức toán học cao cấp và kiến thức vật lý rất sâu. Để góp phần giúp học sinh tiếp cận và hướng dẫn các em tự nghiên cứu sâu thêm phần Nhiệt học trong chương trình chuyên, tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT” 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Hệ thống hóa các kiến thức chuyên sâu phần Nhiệt học Trình bày các phương pháp đặc trưng giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG Hướng dẫn HS giải quyết các bài toán Nhiệt học thông qua hệ thống bài tập ví dụ và bài tập tự giải. 3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài Tổng hợp kiến thức từ các tài liệu bồi dưỡng HSG, các đề thi HSG cấp tỉnh, HSG QG, kinh nghiệm giảng dạy của bản thân và các đồng nghiệp. 4. Thời gian và đối tượng nghiên cứu Thời gian: Năm học 2012-2013. Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp giải bài tập Nhiệt học. Đối tượng thực nghiệm: Học sinh lớp 10 Chuyên lý trường THPT Chuyên Quảng Bình. Trang 1 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình B. NỘI DUNG 1. Tổng quan kiến thức phần nhiệt học 1.1. Các định luật về chất khí lí tưởng a. Đối với một lượng khí không đổi, quá trình biến đổi trạng thái của nó tuân theo phương trình trạng thái khí lí tưởng: const T pV = b. Từ phương trình trạng thái, chúng ta có thể suy ra các định luật của các đẳng quá trình: - Quá trình đẳng nhiệt (Định luật Bôi lơ – Ma ri ôt): constpV = - Quá trình đẳng tích (Định luật Sac lơ): const T p = - Quá trình đẳng áp (Định luật Gay – Luy săc): const T V = - Quá trình đoạn nhiệt: constpV = γ , trong đó V p C C = γ là tỉ số nhiệt dung đẳng áp với nhiệt dung đẳng tích. - Quá trình đẳng dung (Nhiệt dung không đổi hay quá trình đa biến): constpV = γ Trong đó CC CC V p − − = γ c. Đối với quá trình biến đổi của khí lí tưởng trong đó khối lượng khí thay đổi, chúng ta cần áp dụng phương trình Clappayron – Mendeleev RT M m T pV = Trong đó m là khối lượng khí, M là khối lượng mol của chất khí đó; R là hằng số chất khí. Nếu p đo bằng Pa, V đo bằng m 3 và T đo bằng K thì R=8,31J/mol.K d. Đối với hỗn hợp khí không phản ứng hóa học với nhau chúng ta có đinh luật Dalton về áp suất toàn phần của hỗn hợp khí ∑ = i itp pp e. Dưới quan điểm thống kê chúng ta có mối liên hệ giữa áp suất và động năng trung bình của phân tử khí lí tưởng như sau: Trang 2 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình đ WnkTnp 00 3 2 == . Đây là phương trình cơ bản của khí lí tưởng. Động năng trung bình của một phân tử khí lí tưởng liên hệ với nhiệt độ tuyệt đối như sau: kTW đ 2 3 = Trong hai công thức trên, k=R/N A =1,38.10 -23 J/K gọi là hằng số Boltzmann; n 0 là mật độ phân tử khí (số phân tử khí trong một đơn vị thể tích). 1.2. Các nguyên lí nhiệt động lực học a. Nguyên lí I nhiệt động lực học Nguyên lí I nhiệt động lực học thực chất là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng áp dụng cho quá trình nhiệt. Biểu thức nguyên lí I: UAQ ∆+= Trong đó: Q là nhiệt lượng truyền cho vật A là công do vật thực hiện U ∆ là độ biến thiên nội năng của vật. Khi áp dụng biểu thức Nguyên lí I ta cần chú ý đến qui ước dấu như sau: Q >0 là vật nhận nhiệt, Q<0 là vật tỏa nhiệt. A>0 vật sinh công dương, A<0 vật sinh công cản. U ∆ >0 nội năng hệ tăng, U ∆ <0 nội năng hệ giảm. b. Áp dụng Nguyên lí I cho khí lí tưởng - Khi áp dụng Nguyên lí I cho khí lí tưởng chúng ta cần chú ý đến biểu thức nội năng của khí lí tưởng như sau: + Khí đơn nguyên tử: nkTU 2 3 =∆ + Khí đa nguyên tử: nkTU 2 5 =∆ Trong đó n là số mol khí, k là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ tuyệt đối. - Công của chất khí thực hiện được tính bằng: ∫ = 2 1 12 pdVA Trang 3 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Nếu trên hệ tọa độ p-V thì công của quá trình 1-2 có thể được tính bằng diện tích đường biểu diễn với các đướng V=V 1 , V=V 2 và trục OV. Đặc biệt, nếu chu trình (quá trình khép kín) công tính bằng diện tích đường giới hạn của chu trình. Trong hệ tọa độ p-V nếu chiều chu trình thuận theo chiều kim đồng hồ A>0, ngược lại A<0. c. Nguyên lí II nhiệt động lực học. Hiệu suất động cơ nhiệt - Nội dung Nguyên lí II nhiệt động lực học: Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn. - Hiệu suất động cơ nhiệt: 1 21 1 Q QQ Q A H − == Trong đó: Q 1 là nhiệt tác nhân nhận từ nguồn nóng. Q 2 là nhiệt tác nhân nhả cho nguồn lạnh. - Hiệu suất động cơ nhiệt lí tưởng (hoạt động theo chu trình Cac nô): 1 21 T TT H − = Trong đó T 1 là nhiệt độ của nguồn nóng T 2 là nhiệt độ của nguồn lạnh. - Cách phát biểu khác của Nguyên lí II nhiệt động lực học: Hiệu suất của động cơ nhiệt luôn nhỏ hơn 1. 2. Phương pháp giải bài tập 1.1. Phương pháp giải bài tập các định luật về chất khí lí tưởng Định hướng về mặt phương pháp giải: - Nếu khối lượng khí không đổi chúng ta áp dụng phương trình trạng thái. - Nếu khối lượng khí thay đổi chúng ta áp dụng phương trình Clappayron – Mendeleev. - Nếu quá trình liên quan đến sự di chuyển, khuếch tán của chất khí thì chúng ta dùng phương trình cơ bản của khí lí tưởng. - Lưu ý khi tính toán phải đổi đơn vị cho phù hợp. 1.2. Phương pháp giải bài tập các nguyên lí nhiệt động lực học Trang 4 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Khi áp dụng Nguyên lí I và II cho khí lí tưởng chúng ta vận dụng công thức tính công, nội năng, nhiệt lượng chú ý đến qui ước dấu. Biểu thức tính công của một số đẳng quá trình như sau: - Quá trình đẳng nhiệt: 1 2 2 1 1 2 lnlnln 1111112 V V p p V V nRTVpVpA === - Quá trình đẳng tích: 0 12 =A - Quá trình đẳng áp: )()( 121212 TTnRVVpA −=−= - Quá trình đoạn nhiệt: )( 1 1212 TT nR A − − = γ , trong đó γ là tỉ số giữa nhiệt dung đẳng áp với nhiệt dung đẳng tích. - Quá trình đa biến nói chung (Quá trình Polytropic): )( 1 1212 TT nR A − − = γ với γ là chỉ số đa biến. Biểu thức tính nhiệt lượng của một số đẳng quá trình như sau: - Quá trình đẳng nhiệt: 1 2 2 1 1 2 lnlnln 111111212 V V p p V V nRTVpVpAQ ==== - Quá trình đẳng tích: )( 121212 TTnCUQ V −=∆= , trong đó C V là nhiệt dung riêng đẳng tích. Đối với khí đơn nguyên tử RC V 2 3 = , khí lưỡng nguyên tử RC V 2 5 = - Quá trình đẳng áp: )( 1212 TTnCQ p −= trong đó C p là nhiệt dung riêng đẳng áp. Liên hệ giữa nhiệt dung riêng đẳng áp với nhiệt dung riêngđẳng thức theo hệ thức Mayer RCC vp += . - Quá trình đoạn nhiệt: Q 12 =0. - Quá trình đa biến nói chung (Quá trình Polytropic): )( 1212 TTnCQ −= với C là nhiệt dung của quá trình đa biến. 3. Bài tập vận dụng và minh họa 3.1. Bài tập phương trình trạng thái Bài 1: Một xy lanh đặt thẳng đứng có tiết diện thay đổi như hình vẽ. giữa hai pit tông giam n mol không khí. Khối lượng và diện tích các pit tông lần lượt là m 1 , m 2 , S 1 , S 2 . Các pit tông được nối với nhau bằng một thanh nhẹ có chiều dài l và cách đều chỗ nối Trang 5 m 1 ; S 1 m 2 ; S 2 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình của hai đầu xy lanh. Khi tăng nhiệt độ không khí trong xy lanh thêm T∆ thì các pit tông dịch chuyển như thế nào? Đoạn dịch chuyển bằng bao nhiêu? Cho biết áp suất khí quyển bên ngoài là p 0 . Hướng dẫn giải: Ban đầu pi tông cân bằng, áp suất bên trong xy lanh là p; áp suất của khí quyển là p 0 . Điều kiện cân bằng của hai pit tông là: ( ) ( ) ( ) )1( 2121021 SSpSSpgmm −=−++ Ban đầu, theo phương trình trạng thái, ta có liên hệ: )2(nRTpV = Quá trình tăng nhiệt độ lên TT ∆+ thể tích xy lanh thay đổi nhưng điều kiện cân bằng vẫn là (1). Do đó áp suất khí trong xy lanh sau khi tăng nhiệt độ vẫn là p. Do nhiệt độ tăng, theo phương trình trạng thái V tăng, như vậy pit ppng phải dịch chuyển đi lên. Gọi x là độ dịch chuyển của các pit tông ta có phương trình: ( )( ) ( ) )4( 21 TTnRSSxVp ∆+=−+ Giải hệ gồm 3 phương trình (1), (2), (3) ta thu được kết quả: ( ) ( ) )5( 21021 SSpgmm TnR x −++ ∆ = Thảo luận: Qua kết quả trên, chúng ta thấy nếu S 1 =S 2 thì hệ sẽ cân bằng nếu tổng khối lượng các pit tông bằng 0, khi đó nếu tăng nhiệt độ thì hệ sẽ không bao giờ cân bằng trở lại. Bài 2: Một căn phòng có thể tích 30m 3 có nhiệt độ tăng từ 17 0C đến 27 0C . Tính độ biến thiên khối lượng không khí trong phòng. Cho biết áp suất khí quyển là 1,0atm và khối lượng mol của không khí là 29g/mol. Hướng dẫn giải: Đây là bài toán có khối lượng khí thay đổi, vì vậy chúng ta áp dụng phương trình C-M cho hệ. Trong quá trình lượng khí thay đổi, thể tích phòng không đổi và áp suất khi trong phòng cân bằng với áp suất khí quyển. Do đó: Trang 6 p p 0 p 0 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình )1( 1 1 0 RT M m Vp = )2( 2 2 0 RT M m Vp = Giải hệ gồm hai phương trình và thay số vào ta có: )3(2,1 11 12 012 kg TT VMpmmm −=         −=−=∆ Thảo luận: Kết quả mang dấu “-“ chứng tỏ khí đã thoát ra khỏi phòng khi tăng nhiệt độ. Bài 3: Một bình kín đựng khí loãng được chia làm hai phần bằng một vách ngăn mỏng có lỗ thủng. Kích thước lỗ thủng rất nhỏ so với quãng đường tự do trung bình của chất khí. Tìm tỉ số áp suất của khí trong hai phần nếu chúng được giữ ở các nhiệt độ T 1 và T 2 khác nhau. Hướng dẫn giải: Ở trạng thái cân bằng, số phân tử khí từ ngăn (1) đi sang ngăn (2) phải bằng số phân tử khí đi theo chiều ngược lại. Vì lỗ rất nhỏ so với quãng đường tự do trung bình của khí (khí rất loãng nên quãng đường tự do trung bình khá lớn) nên khi các phân tử khí đi qua lỗ chúng không tương tác, va chạm với nhau. Do tính chất đối xứng nên số phân từ đi theo một hướng nào đó bằng 1/6 tổng số phân tử (vì có tất cả 6 hướng như vậy). Mặt khác số phân tử đi qua lỗ nhỏ tỉ lệ thuận với mật độ phân tử khí và tỉ lệ thuận với tiết diện lỗ. Mặt khác nếu xét trong cùng một đơn vị thời gian thì nếu nhiệt độ càng cao, tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử càng lớn thì số phân tử đi qua lỗ càng tăng. Từ các lập luận trên ta có: 22112211 6 1 6 1 vnvnSvnSvn =⇔= (1) Mặt khác, theo phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí: )3( 3 ; 3 )2(; 2 2 1 1 2 2 2 1 1 1 M RT v M RT v kT p n kT p n == == Trang 7 T 1 T 2 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Từ (1)(2)(3) ta thu được: 2 1 2 1 T T p p = (4) Thảo luận: Kết quả trên chỉ đúng trong điều kiện bình chứa khí rất loãng và tiết diện của lỗ rất nhỏ so với quãng đường từ do trung bình của các phân tử chất khí trong bình để trong quá trình khuếch tán qua lỗ nhỏ, các phân từ khí không ảnh hưởng lẫn nhau. Nếu trong điều kiện áp suất lớn, mật độ phân tử các chất khí cao thì khi đi qua lỗ các phân từ sẽ tương tác với nhau, khi đó điều kiện đẳng hướng không thể áp dụng được. Khi đó, chúng ta cần áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng cho hai nửa và điều kiện cân bằng bây giờ chính là điều kiện cận bằng áp suất: 221 112 2 1 21 TmV TmV p p pp =⇒= 3.2. Bài tập nguyên lí I, II nhiệt động lực học Bài 1: Một mol khí lí tưởng đơn nguyên tử được giam trong một xy lanh dài nằm ngang có dạng hình trụ. Xy lanh ngăn cách bên ngoài bằng hai pit tông hai đầu. Mỗi pit tông có khối lượng m và có thể trượt không ma sát dọc theo pit tông. Ban đầu truyền cho các xy lanh vận tốc ban đầu v và 3v theo cùng chiều. Nhiệt độ ban đầu của khí trong xy lanh là T 0 . Coi xy lanh rất dài. Tìm nhiệt độ cực đại của khí trong xy lanh. Biết rằng xy lanh cách nhiệt với bên ngoài. Hướng dẫn giải: Khi pit tông (1) dịch chuyển vận tốc 3v, pit tông (2) dịch chuyển vận tốc v làm khí trong xy lanh bị nén lại, quá trình này làm tăng áp suất khí bên trong. Do đó làm xuất hiện lực F 1 có tác dụng giảm vận tốc pit tông (1) và lực F 2 làm tăng vận tốc pit tông (2). Kết thúc quá trình nén này cả hai pit tông có cùng vận tốc. Sau đó các lực này làm cho khí trong xy lanh bị giãn ra, nhiệt độ sẽ giảm. Vì vậy nhiệt độ cực đại của khí trong xy lanh có được khi kết thúc quá trình nén khí, lúc đó cả hai pit tông có cùng vận tốc v / nào đó. Trang 8 v 3v v 3v (1) (2) 1 F 2 F Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hai thời điểm ban đầu và lúc hai pit tông có cùng vận tốc: )1(2.2.3. // vvvmvmvm =⇒=+ Theo đinh lí động năng, công do khối khí thực hiện: ( ) [ ] 22 2 2/ 3 2 1 2 2 1 mvmvvmmvWA đ −=+−=∆= (2) Độ biến thiên nội năng của khí trong xy lanh: ( ) 0 2 3 TTRU −=∆ (3) Áp dụng Nguyên lí I nhiệt động lực học: QAU =+∆ (4) Mà xy lanh cách nhiệt nên: Q = 0 (5) Từ (1), (2),(3),(4), (5) ta thu được: )6( 3 2 2 0 mv R TT += Thảo luận: Trong các tính toán trên ta xem khối lượng khí trong xy lanh rất nhỏ so với khối lượng các pit tông, từ đó bỏ qua động năng chuyển động có hướng của cả khối khí cũng như động lượng của khối khí. Từ kết quả thu được ta thấy nhiệt độ khí trong xy lanh đạt cực đại phụ thuộc vào khối lượng và các vận tốc ban đầu của pit tông. Một nhận xét rất thú vị nữa là nếu vận tốc ban đầu của 2 pit tông giống nhau thì sẽ không có sự nén giãn khí trong xy lanh và do đó nhiệt độ khí trong xy lanh không đổi. Thật vậy, theo (1) thì vận tốc các pit tông không đổi, do đó không có sụ biên thiên động năng của chúng, điều đó kéo theo nội năng (tương ứng là nhiệt độ) của khí cũng không đổi. Bạn đọc và các em khảo sát thêm bài toán trong trường hợp hai pit tông khác nhau khối lượng và được truyền các vận tốc theo hai chiều ngược nhau bất kì. Bài 2: Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử chuyển từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) theo Trang 9 1 3 2 4 2V 0 V 0 O P 0 2p 0 p V Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình hai cách: (1) →(3) →(2) và (1) →(4) →(2) được biểu diễn ở đồ thị p-V dưới đây. Hãy tìm tỉ số nhiệt lượng cần truyền cho khối khí trong hai quá trình đó. Hướng dẫn giải: Xét quá trình (1) →(3) →(2): Quá trình (1) →(3): đẳng tích: ( ) ( ) ( ) )1( 2 3 2 2 3 2 3 000000131313 VpVpVpTTnRTTCQ V =−=−=−= Ở đây chúng ta đã sử dụng phương trình Clappayron – Mendeleev: nRTpV = cho các trạng thái. Quá trình (3) →(2): đẳng áp: ( ) ( ) ( ) )2(5222 2 5 2 5 000000323232 VpVpVpTTnRTTCQ p =−=−=−= Nhiệt lượng trao đổi trong cả quá trình (1) →(3) →(2): )3( 2 13 003213132 VpQQQ =+= Xét quá trình (1) →(4) →(2): Quá trình (1) →(4): đẳng áp: ( ) ( ) ( ) )4( 2 5 2 2 5 2 5 000000141414 VpVpVpTTnRTTCQ V =−=−=−= Quá trình (4) →(2): đẳng tích: ( ) ( ) ( ) )5(3222 2 3 2 3 000000422442 VpVpVpTTnRTTCQ p =−=−=−= Nhiệt lượng trao đổi trong cả quá trình (1) →(4) →(2): )6( 2 11 004214142 VpQQQ =+= Từ (3) và (6), tỉ số nhiệt lượng truyền cho khối khí theo cách: (1)→(3) →(2) và (1)→(4)→(2) là: )7( 11 13 2 11 2 13 0 00 142 132 == Vp Vp Q Q Thảo luận: Trang 10 [...]... trong chương trình Chuyên lí THPT, giúp các em hệ thống và chuẩn bị cho các kì thi HSG Quá trình thực hiện đề tài trong phạm vi thời gian hạn hẹp nên không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, vì vậy tác giả rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các bạn đồng nghiệp và các em học sinh Trang 17 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG. .. mới có được Đó cũng là một trong các kĩ năng quan trọng mà học sinh học Chuyên Lý cần chăm chỉ rèn luyện Trang 16 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình C KẾT LUẬN Qua quá trình hoàn thiện đề tài, tôi đã hệ thống hóa kiến thức phần nhiệt học chương trình Chuyên lí THPT một cách ngắn gọn,... (9) Nhiệt nhận trong chu trình ABCDBEA: Q ABCDBEA = Q AC = AAC + CV ( T3 − T1 ) = αV1 3 ( n − 1)11 6 (10) Từ (9) và (10) rút ra hiệu suất của chu trình ABCDBEA: (1 + n ) − (1 + n ) 2 3 H= AABCDBEA Q ABCDBEA n −1 + = 3 3 3 4 ( n − 1)11 6 Thảo luận: Trang 15 2 3 n + 1− 3 n 2 ≈ 3,16% (10) Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên:.. .Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Bài này chúng ta sử dụng các công thức tính nhiệt lượng cho đẳng quá trình như trên là nhanh và gọn gàng nhất Ngoài ra chúng ta có thể dùng Nguyên lí I để tính công và biến thiên nội năng trong từng quá trình sau đó cộng... ∫ pdV = α (1) 3 A - Quá trình BE đẳng tích: ABE = 0 ( 2) - Quá trình EA: đẳng áp AEA = p1 (V1 − V2 ) = αV12 (V1 − V2 ) - Mặt khác trong quá trình AC: Trang 14 (3) E V2 V3 V Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình RT  V   V = 3 nV 3 1 TC V3   3 = 3 =n ⇒ 1 3 T A V1  V2 = 1 + n V1 ... 4 (HSG QG 2012- vòng 1): Một mol khí lí tưởng lưỡng nguyên tử thực hiện chu trình như đồ thị dưới đây, trong đó: AB đoạn nhiệt; BC đẳng nhiệt; DA đẳng nhiệt; p CD là quá trình biến đổi PA A trạng thái có p=αV Biết: TA=2TC; pC=4.105Pa; VA=VC=5lit a Tìm pA, pB, pD, VB, VD D PD E PC C B PB O Trang 12 VA VD VB V Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng. .. trình BC đẳng nhiệt: ABC = nRTC ln VC = pCVC ln VC = −3465 J VB VB - Quá trình CD: p=αV Do đó: E ACE = ∫ pdV = α C VE2 − VC2 = 779,556 J 2 Trang 13 (5) Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Vậy, công của chu trình EBCE là: AEBCE = ABC + ACE + AEB = 1203,556 J Thảo luận: Đây là bài toán điển... trình này là: Q1231 = Q12 + Q23 = 18nRT1 Hiệu suất của chu trình này là: H 1231 = A 1 = Q1231 9 (5) Xét chu trình (1) →(3)→((4) →(1): Trang 11 (4) (3) Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình Quá trình (1) →(3): nhận nhiệt tăng áp suất và thể tích Dựa vào hình vẽ ta tính công bằng diện tích... HSG Vật lí THPT – Nhiệt học và vật lí phân tử, NXB GD, Hà Nội, 2009 4 Đề thi chọn HSG QG môn Vật lí THPT các năm học 2011-2012, năm học 20122013 Trang 18 Một số phương pháp giải quyết các bài toán Nhiệt học trong chương trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI 1 Đánh giá, nhận xét của Tổ Vật lí – KTCN: 2 Đánh giá, nhận xét của HĐKH Nhà trường:... trình bồi dưỡng HSG THPT Giáo viên: Trương Đình Hùng – Chuyên Quảng Bình D TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Dương Trọng Bái, Bài tập Vật lí phân tử và nhiệt học, NXB GD, Hà Nội, 1997 2 Bùi Quang Hân (chủ biên), Giải toán Vật lí 10 – tập 2, NXB GD, Hà Nội, 2001 3 Phạm Quí Tư, Bồi dưỡng HSG Vật lí THPT – Nhiệt học và vật lí phân tử, NXB GD, Hà Nội, 2009 4 Đề thi chọn HSG QG môn Vật lí THPT các năm học 2011-2012, . Bình hai cách: (1) →(3) →(2) và (1) →(4) →(2) được biểu diễn ở đồ thị p-V dưới đây. Hãy tìm tỉ số nhiệt lượng cần truyền cho khối khí trong hai quá trình đó. Hướng dẫn giải: Xét quá trình (1) →(3). ) )2(5222 2 5 2 5 000000323232 VpVpVpTTnRTTCQ p =−=−=−= Nhiệt lượng trao đổi trong cả quá trình (1) →(3) →(2): )3( 2 13 003213132 VpQQQ =+= Xét quá trình (1) →(4) →(2): Quá trình (1) →(4): đẳng áp: ( ) ( ) ( ) )4( 2 5 2 2 5 2 5 000000141414 VpVpVpTTnRTTCQ V =−=−=−= Quá. lượng trao đổi trong cả quá trình (1) →(4) →(2): )6( 2 11 004214142 VpQQQ =+= Từ (3) và (6), tỉ số nhiệt lượng truyền cho khối khí theo cách: (1) (3) →(2) và (1) (4)→(2) là: )7( 11 13 2 11 2 13 0 00 142 132 == Vp Vp Q Q Thảo