Bài giảng bài các nguyên lí của nhiệt động lực học vật lý 10

 Nếu hệ đồng thời nhận được công và nhiệt thì theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lựơng:  Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được... Phát

I- NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

(NĐLH)

 1 Phát biểu nguyên lý :

Vậy nguyên lý I NĐLH là sự định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lương vào các quá trình biến đổi trạng thái cảu những đối tượng cấu tạo bởi một số rất lớn các phân tử, nguyên tử Và dược gọi là hệ nhiệt động (gọi tắt là hệ)

 Nếu hệ đồng thời nhận được công và

nhiệt thì theo định luật bảo toàn và

chuyển hóa năng lựơng:

 Độ biến thiên nội năng của hệ bằng

tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận

được.

I- NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG

LỰC HỌC (NĐLH)

 1 Phát biểu nguyên lý :

 Độ biến thiên nội năng của hệ bằng

tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận

được.

 Quy ước về dấu của nhiệt lượng

và công:

 Q> 0: Hệ nhận nhiệt lượng;

 Q<0: Hệ truyền nhiệt lượng;

 A>0: Hệ nhận công;

 A<0: Hệ thực hiện công.

U= Q+A Truyền nhiệt và

Thực hiện công Q>0 Vật thu nhiệt A<0 Vật sinh công

C2: các hệ thức sau dây diễn tả quá trình nào?

 a) U= Q khi Q > 0; khi Q < 0.

 b) U= A khi A > 0; khi A < 0.

 c) U= Q + A khi Q > 0 và A < 0.

 d) U= Q + A khi Q > 0 và A > 0.

Q> 0 Vật thu nhiệt

khi Q<0 Vật tỏa nhiệt

A>0 Vật nhận công

A<0 Vật sinh công

U= Q+A Truyền nhiệt và

Thực hiện công Q> 0 Vật thu nhiệt A>0 Vật nhận công

2 Vận dụng

 Người ta cung cấp cho khí trong một xilanh nằm ngang nhiệt lương

1.5J Khí nở ra đẩy Pit-tông đi một đoạn 5cm với một lự có độ lớn 20N

Tính độ biến thiên nội năng của khí?

 TÓM TẮT:

Q=1.5J

l =5cm=0.05m F=20N

U=?

Bài làm

Công mà chất khí thực hiện có độ lớn là: A= F l =20 0,5 = 1 J

Vì khí nhận nhiệt lượng và thực hiện công (A,0), nên theo nguyên lý I NĐLH, ta có:

U = Q+A =1,5 – 1 = 0.5 J

2 Vận dụng

Cho 3 quá trình biến đổi trạng thái của chất khí

 Trong quá trình đẳng áp này:

V ≠0 nên A≠0.

 Đây là quá trình sinh công nên A<0

 Vậy hệ thức của nguyên lí I NĐLH

có dạng: Q=U+A với A=-P(V2 – V1 )

 Vì nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuốc vào nhiệt độ nên trong quá trình đẳng nhiệt

U=0.

 Đây là quá trình sinh công nên

A<0.

 Vậy hệ thức của nguyên I NĐLH có dạng:

 Q=U+A=A

với A=-P(V2 – V1 )

 Trong quá trình đẳng tich cho chất khí chuyển từ trạng

thái 1 (P1,V1,T1) sang trạng thái 2 (P2,V2,T2): V1=V2

Hãy chứng minh U=Q

Đáp án: U= Q+A vì V1=V2

=> V=0 Nên A=0 <=> U=Q

 Vậy hệ thức của nguyên I NĐLH có dạng:

Q=U+A

Biểu thức của nguyên lý I NĐLH trong qua trình đẳng

tích.

Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà chất khí

nhận được chỉ dùng làm tăng nội năng

Quá trình đẳng tích là quá trình truyền nhiệt

II NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG LƯC

HỌC

 1 quá trình thuận nghịch và

không thuận nghịch.

 Đây được gọi là quá trình thuận nghịch.

 Trước quá trình Sau quá trình

Các thí nghiệm trên cho thấy, cơ năng

có thể chuyển hoá hoàn toàn thành nội năng, nhưng ngược lại, nội năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ

năng Sự chuyển háo giữa cơ năng và nội năng cũng là một trong quá trình

không thuận nghịch

II NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG LƯC

HỌC

 1 Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch

 Như vậy trong tự nhiên có nhiều quá trình chỉ có

thể tự xảy ra theo một chiều xác định, không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại mặc dụ điều này

không vi phạm nguyên lý I NĐLH

II NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG LỰC

HỌC

 Nguyên lý II nhiệt động lực học

 a) Cách phát biểu của

 Clau-di-út

Nhiệt không thể tự truyền

từ một vật này sang vật

nóng hơn

 b) cách phát biểu của

Các-nô

Động cơ nhiệt không thể truyền hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học

II NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG LƯC

HỌC

 3 Vận dụng

 Mỗi đông cơ nhiệt đều phải có 3 bộ phận cơ bản là :

1 nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng;

2 bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công gọi là tác nhân và các thiết bị phát đông;

3 nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do tác nhân tỏa ra.

 Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q1 cho bộ phận

phát động để bô phận này chuyển háo thành công

A Theo nguyên lý II thì bộ phận phát động không

thể chuyển háo tất cả nhiệt lượng nhận dược thành

công cơ học Do đó, cần có nguồn lạnh để nhận

phần nhiệt lượng Q2 còn lại, chưa dược chuyễn hóa

thành công

 Cũng vì thế mà hiệu suất của dộng cơ nhiệt:

luôn nhỏ hơn 1

 vì theo quy ước dấu, công sinh ra có giá trị âm, nên

trong công thức trên ta viết là gái trị tuyệt đối cảu A

để hiệu suất luôn là một đại lượng số học

 ** Nguyên lý I NĐLH: Độ

biến thiên nội năng của hệ

bằng tổng công và nhiệt

lượng mà hệ nhận được.

U= Q+A

 Quy ước về dấu của nhiệt

lượng và công:

Q> 0: Hệ nhận nhiệt lượng;

Q<0: Hệ truyền nhiệt lượng;

A>0: Hệ nhận công;

A<0: Hệ thực hiện công.

 Nguyên lý II nhiệt động lực học Nhiệt không thể tự truyền

từ một vật này sang vật

nóng hơn

Động cơ nhiệt không thể truyền hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học