Bài giảng học phần Vật lý phân tử và nhiệt học

bài giảng tóm tắt rất ngắn gọn và chi tiết các kiến thức quan trọng của học phần Vật lý phân tử và nhiệt học trong chương trình đào tạo của các trường đại học cao đẳng. Qua đó bạn dễ dàng nắm bắt các kiến thức trọng tâm, giúp các bạn ôn thi đạt hiệu quả trong học phần này. Chúc các bạn học tốt.

MỞ ĐẦU Câu 1: Vì nhà du hành vũ trụ khoảng không vũ trụ phải mặc áo giáp ? Vì môi trường khoảng không vũ trụ chân không nên: - xạ mặt trời tia vũ trụ mạnh nên đốt nóng mức ảnh hưởng sức khỏe phi hành gia - người từ tàu vũ trụ bước khoảng không, áp suất bên tác dụng lên thể nhỏ, xấp xỉ Con người chịu phá vỡ cân áp suất chết Áo giáp nhà du hành vũ trụ có tác dụng giữ cho áp suất bên áo giáp có độ lớn xấp xỉ áp suất khí bình thường mặt đất MỞ ĐẦU CÂU 2: Tại đổ nước sôi vào cốc, cốc thuỷ tinh có thành dày thường dễ nứt vỡ so với cốc thuỷ tinh có thành mỏng? Khi đổ nước nóng vào cốc, + tính dẫn nhiệt thuỷ tinh, + lớp bên giãn nở nhiều lớp bên ngoài, lớp trở thành vật cản trở lớp bên + Kết tạo lực lớn làm vỡ cốc CÂU 3: Vì không nên đặt chai nước uống đầy có đậy nút lên ngăn đá tủ lạnh? Vì nước đông thành đá, thể tích lớn thể tích nước ban đầu nên làm vỡ chai CÂU 4: Quan sát giọt dầu, mỡ nóng chảy bát canh, ta thường thấy chúng có dạng hình cầu dẹt Tại sao? Mỡ nóng chảy nước không dính ướt lẫn nhau, sức căng mặt ngoài, giọt dầu mỡ có dạng cầu mặt, có trọng lượng, chúng bị dẹt CÂU 5: Cắm ống mao quản vào cốc nước nóng, thấy nước ống dâng lên Hỏi mức nước ống mao quản thay đổi nước cốc nguội đi? Mức nước ống mao quản dâng cao nhiệt độ giảm, hệ số căng mặt nước tăng nhanh so với tăng khối lượng riêng CÂU 6: Trong hai phòng kín có nhiệt độ +100C -100C có đốt hai nến giống Hỏi nến phòng cháy nhanh hơn? Vì sao? Cây nến phòng có nhiệt độ -100C cháy nhanh Vì buồng lạnh khối lượng riêng không khí lớn buồng nóng, nên đơn vị thể tích buồng lạnh lượng oxy nhiều hơn, trì cháy tốt CÂU 7: Một bình kín chứa đầy nước nhiệt độ 27oC Giả dụ tương tác phân tử nước biến áp suất bên bình bao nhiêu? Do vật chất tương tác phân tử suy khí lí tưởng Áp dụng PTTT KLT: M pV = RT µ Câu : Khi thở dung tích phổi 2,4 lít áp suất không khí phổi 101,7.103Pa Khi hít vào áp suất phổi 101,01.103Pa Coi nhiệt độ phổi không đổi, dung tích phổi hít vào bằng: A 2,416 lít B 2,384 lít C 2,4 lít D 1,327 lít Câu 9: Trong trình đẳng nhiệt lượng khí định, mật độ phân tử khí( số phân tử khí đơn vị thể tích) thay đổi nào? A Luôn không đổi B tăng tỉ lệ thuận với áp suất C giảm tỉ lệ nghịch với áp suất D chưa đủ kiện để kết luận “BA LƯU Ý” !!!! BÀI GIẢNG HỌC PHẦN NHIỆT HỌC (VẬT LÝ PHÂN TỬ & NHIỆT HỌC) GVGD: Th.S Nguyễn Thanh Loan NHIỆT HỌC Thông tin chung môn học Tài liệu tham khảo Nội dung môn học HTDHPPDH Tiêu chí đánh giá Các sách môn h ọc TÀI LIỆU THAM KHẢO • [1]:Lê Văn: Vật lý phân tử nhiệt học, NXB Giáo dục 1973 • [2]:Đàm Trung Đồn: Vật lý phân tử nhiệt học, NXB ĐH THCN 1971 • [3]:Phạm Viết Trinh: Bài tập vật lý đại cương (tập 1) NXB Giáo dục1982 • [4]: Bùi Trọng Tuân: Vật lý phân tử nhiệt học, NXB Giáo dục 1999 • [5]: Lương Duyên Bình: Vật lý đại cương, NXB Giáo dục 2001 • [6]: I.V.Xaveliev: Vật lý đại cương, NXB Mir 1988 • [7]: David Haliday: Cơ sở vật lý tập NXB Giáo dục 1998 • [8]: Ngô Văn Khoát: Hỏi đáp tượng vật lý NXB Khoa học Kỹ thuật 1973 • [9]: L.D.Landau • [10]: Phạm Quý Tư: Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí trung học phổ thông – Nhiệt học vật lí phân tử, NXB Giáo dục Việt Nam • [11] : Tuyển tập câu hỏi định tính vật lý – Nguyễn Quang Đông NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Gồm chương  Chương I : Những sở thuyết động học phân tử khí lý tưởng  Chương II: Sự va chạm phân tử Các tượng truyền chất khí  Chương III: Những nguyên lý nhiệt động lực học  Chương IV: Khí thực  Chương V: Những tính chất chất lỏng  Chương VI+VII: Chất rắn kết tinh + biến đổi pha BÀI 6: CÔNG TRONG CHU TRÌNH Nhận xét chung Chu trình trình biến đổi sau loạt trình biến đổi hệ trở trạng thái ban đầu : U1=U2 ∆U = ⇒ Q = A Giản đồ chu trình đường cong kín Hệ thực chu trình biểu diễn theo cách: a) Theo chu trình thuận b) Theo chu trình ngược BÀI 6: CÔNG TRONG CHU TRÌNH Chiều chu trình chiều kim đồng hồ Chu trình thuận: Kết luận: Hệ thực chu trình thuận biến tổng số nhiệt lượng nhận thành công Q= A>0 ) Chu trình ngược: Chiều chu trình ngược chiều kim đồng hồ Kết luận: Hệ thực chu trình ngược nhận công ngoại vật truyền nhiệt cho ngoại vật Q = A Hiệu suất: A Q1 − Q2 Q2 η= = = 1− 1 A Q1 − Q2 BÀI 7: CHU TRÌNH CARNOT Cấu tạo chu trình Carnot Là trình thuận nghịch tuần hoàn thực chuyển hoá nhiệt thành công Nó cấu tạo gồm trình đẳng nhiệt , trình đoạn nhiệt xen kẽ + Hiệu suất động nhiệt làm việc theo chu trình Carnot η = T1 − T2 T1 + Hiệu suất máy lạnh làm việc theo chu trình Carnot Trong : T1là nhiệt độ nguồn nóng, T2 nhiệt độ nguồn lạnh T2 ε= T1 − T2 BÀI 7: CHU TRÌNH CARNOT Hiệu suất động nhiệt làm việc theo chu trình Carnot T1 − T2 η= T1 Nhận xét: hiệu suất chu trình Carnot phụ thuộc nhiệt độ tuyệt đối nguồn nóng nguồn lạnh, độ chênh lệch nhiệt độ nguồn nóng nguồn lạnh cào hiệu suất động lớn Không thể có chu trình khác làm việc với nguồn nhiệt T1, T2 lại cho hiệu suất cao hiệu suất chu trình Carnot Do chu trình Carnot có tính chất giới hạn lí thuyết BÀI 8: NGUYÊN LÝ THỨ HAI NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Những hạn chế nguyên lý I + Nó cho biết chiều diễn biến trình thực tế xảy tự nhiên + Không phân biệt khác công nhiệt: công trực tiếp hoàn toàn biến thành nhiệt ngược lại nhiệt trực tiếp biến thành công + Nguyên lý I không cho biết chất lượng nhiệt Nếu dựa vào nguyên lý I nhiều tượng không giải thích được, nguyên lý II đời để khắc phục, bổ sung nguyên lý I nguyên lý I tạo thành hệ thống lý luận Về mặt kỹ thuật, nguyên lý II đóng vai trò quan trọng việc chế tạo động nhiệt Nội dung nguyên lý II a) Phát biểu theo Thomson ( 1851) Không thể tồn thiên nhiên chu trình mà hậu biến toàn nhiệt lượng thành công mà không để lại dấu vết cho môi trường xung quanh Nói cách khác: có động vĩnh cửu loại Động vĩnh cửu loại 2: nhận nhiệt từ nguồn dùng toàn nhiệt lượng nhận để sinh công A=Q>0 b) Phát biểu theo Clausius ( 1850) Không thể có trình hậu lại truyền nhiệt lượng từ nguồn lạnh sang nguồn nóng mà không để lại dấu vết môi trường xung quanh ( Hay nói khác nhiệt tự truyền từ vật lạnh đến vật nóng) KL: cách phát biểu Thomson Clausius tương đương BÀI 9: ĐỊNH LÝ CARNOT Phát biểu + Hiệu suất động thuận nghịch chạy với hai nguồn nhiệt cho trước không phụ thuộc vào tác nhân cách chế tạo máy + Hiệu suất động không thuận nghịch nhỏ hiệu suất động thuận nghịch Công thức η1 = η η KTN < ηTN + Theo định lý Carnot: T1 − T2 η≤ T1 Trong thực tế làm để tăng hiệu suất động cơ??? Muốn tăng hiệu suất động cơ: + Tăng nhiệt độ nguồn nóng T1 + Giảm nhiệt độ nguồn lạnh T2 Trong thực tế ta hay tăng nhiệt độ nguồn nóng T1 + Hai động có T2, động có nguồn nóng nhiệt độ cao động có hiệu suất cao + Trong kỹ thuật muốn tăng hiệu suất động ta chế tạo động gần động gần động thuận nghịch hiệu suất tăng BÀI 10: BẤT ĐẲNG THỨC CLAUSIUS Nhiệt lượng rút gọn a Đối với chu trình Carnot thuận nghịch Q1 Q2 + =0 T1 T2 Q T : nhiệt lượng rút gọn tỷ số nhiệt lượng trao đổi tác nhân với nguồn nhiệt nhiệt độ nguồn nhiệt ứng với trao đổi Tổng nhiệt lượng rút gọn chu trình Carnot không b Đối với chu trình Carnot không thuận nghịch Q1 Q2 + ∫ δQ dS > T δQ T (2) ∆S ≥ ∫ δQ dS ≥ T Nguyên lý tăng entropi Với trình nhiệt động thực tế xảy hệ cô lập entropi hệ tăng ∆S ≥ Ý nghĩa vật lý Độ biến thiên entropi thước đo tính không thuận nghịch trình hệ cô lập đặc trưng cho chiều diễn biến trình tự nhiên CHƯƠNG IV KHÍ THỰC Phân biệt khác khí thực khí lý tưởng???? CÁC ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN THAM KHẢO Tìm hiểu dụng cụ đo nhiệt ứng dụng thực tế Tìm hiểu khác khái niệm Nhiệt độ, Nhiệt lượng, Nhiệt thông qua thí dụ thực tế Thảo luận loại biến dạng, loại giãn nở vật rắn ứng dụng thực tế Ứng dụng nguyên lý thứ II nhiệt động lực học Thực áp suất thấp Sự đo áp suất thấp Ứng dụng tượng mao dẫn thực tế Chế tạo khinh khí cầu Chế tạo số mô hình động nhiệt ( cụ thể động Stirling) từ vật liệu đơn giản Xây dựng thí nghiệm kiểm chứng định luật chất khí ... luận “BA LƯU Ý” !!!! BÀI GIẢNG HỌC PHẦN NHIỆT HỌC (VẬT LÝ PHÂN TỬ & NHIỆT HỌC) GVGD: Th.S Nguyễn Thanh Loan NHIỆT HỌC Thông tin chung môn học Tài liệu tham khảo Nội dung môn học HTDHPPDH Tiêu chí... phần khí thành phần BÀI TẬP VẬN DỤNG BÀI 1: Vẽ đồ thị biểu thị định luật Boyle-Mariotte với pV = 24 Nm Đường đẳng nhiệt cắt trục tọa độ biểu thị thể tích hay áp suất không? Giải thích sao? BÀI... Khoát: Hỏi đáp tượng vật lý NXB Khoa học Kỹ thuật 1973 • [9]: L.D.Landau • [10]: Phạm Quý Tư: Bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lí trung học phổ thông – Nhiệt học vật lí phân tử, NXB Giáo dục Việt