Bài 33. Các nguyên lí của nhiệt động lực học

Bài 33. Các nguyên lí của nhiệt động lực học tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất...

I- Nguyên lí I của nhiệt động lực học Phát biểu nguyên lí (nội dung sách giáo khoa) Biểu thức : Quy ước về dấu : Q > 0 : Vật nhận nhiệt lượng Q < 0 : Vật truyền nhiệt lượng A > 0: Vật nhận công A < 0 : Vật thực hiện công Chú ý SGK tìm hiểu và phát biểu nguyên lí thứ nhất của nhiệt động học ? U A Q∆ = + Hãy chú ý hình vẽ sau đây ? . Chúng ta quy ước về dấu A,Q Như thế nào để diễn đạt các quá trình biến đổi trạng thái khác của Vật khi vật truyền nhiệt cho các vật khác, vật thực hiện công lên vật khác? Q > 0 Q < 0 A > 0 A < 0 Nội năng của Vật tăng lên Nhiệt độ của tôi đang tăng lên Nội năng của Vật giảm Nhiệt độ của tôi đang giảm xuống Nội năng của vật tăng nhiệt độ của Tôi đang tăng lên Nội năng của vật giảm Nhiệt độ của tôi đang giảm Các em hãy chú ý đến câu C 1 và Câu C 2 SGK và trả lời Vũ Đình hùng – THPT Xuân Khanh TP Sơn Tây – Hà Tây Từ biểu thức nguyên lí I nhiệt động lực học: ∆U = Q + A Vật thực hiện công(A < 0) hay nhận công(A > 0) ? Hãy chọn đáp án đúng : A. Q > 0, A > 0 , ∆U > 0 B. Q < 0, A < 0, ∆U < 0 C. Q > 0, A < 0 , ∆U > 0 D. Q > 0, A < 0, ∆U < 0 Đáp án đúng : (C ) Chú ý câu hỏi C 1 và trả lời câu hỏi sau đây ? Vật thu nhiệt lượng Q > 0 hay Q < 0 ? Độ biến thiên nội năng :∆U > 0 hay ∆U < 0 ? Câu C1: Xác định dấu của các đại lượng trong hệ thức của nguyên lí I NĐLH cho các quá trình vật thu nhiệt để tăng nội năng đồng thời thực hiện công . Vì sao ? Đây là quá trình thực hiện công hay truyền nhiệt? Q >0 nhận nhiệt lượng hay truyền nhiệt lượng ? Đây là quá trình thực hiện công hay truyền nhiệt? A >0 nhận công hay thực hiện công? Và ngược lại? Đây là quá trình vừa truyền nhịêt vừa thực hiện công khi Q > 0 Vật nhận nhiệt khi A < 0 vật thực hịên công Đây là quá trình gì? Khi Q >0 vật nhận nhiệt hay toả ? A>0 vật nhận công hay thực hiện công? Chú ý vào câu hỏi C 2 và trả lời Câu C 2 Các hệ thức sau đây 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. 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. ∆U = Q là quá trình truyền nhiệt : khi Q > 0 vật nhận nhiệt lượng khi Q < 0 vật truyền Nhiệt lượng ∆U = A là quá trình thực hiện công : Khi A > 0 Vật nhận công Khi A < 0 Vật thực hiện công Đây là quá trình vừa truyền nhịêt vừa thực hiện công khi Q > 0 Vật nhận nhiệt khi A > 0 vật nhận công Đây là quá trình gì ? Vật nhận nhiệt hay truyền nhiệt ? Nhận công hay thực Hiện công ? 2.Vận dụng Ví dụ 1 Trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn tả quá trình đun nóng khí trong một bình kín khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình? Đáp án D là đáp án đúng Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức : ∆U = A + Q Bµi 1: Cung cấp cho khí xilanh nhiệt lượng 3200J Nội khí tăng 800J, khí giãn nở đẩy pittông đoạn 3,2 cm Tính lực đẩy Bµi 2: Cung cấp cho khí xilanh nhiệt lượng 2400J Khí giãn nở đẩy pittông đoạn cm với lực 18000N Tính biến thiên nội Bµi 3: Cung cấp cho khí xilanh nhiệt lượng 1800J Nội khí tăng 1400J, khí giãn nở đẩy pittông với lực 15000N Tính đoạn dịch chuyển pittông Bµi 4: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho khí xi lanh Biết nội khí tăng 400J, khí giãn nở đẩy pittông đoạn 3,6 cm với lực 12000N Bµi 5: Cung cấp nhiệt lượng 3200J cho khí xilanh Khí giãn nở thêm 250 cm3, với áp suất không đổi 2,4 atm Tính biến thiên nội Bµi 6: Cung cấp nhiệt lượng 2100J cho khí xilanh Nội khí tăng 1800J, khí giãn nở với áp suất không đổi 1,8 atm Tính thể tích tăng thêm Bµi 7: Cung cấp nhiệt lượng 2400J cho khí xilanh Nội khí tăng 1800J, khí giãn nở thêm 350 cm3 với áp suất không đổi Tính áp suất Bµi 8: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho khí xilanh Biết nội khí tăng 1200J, thể tích khí tăng 750 cm3, với áp suất không đổi 1,5 atm  ĐẶT VẤN ĐỀ VÀO BÀI Dựa trên ba khái niệm cơ bản là nội năng, công, nhiệt lượng và việc vận dụng thành công những kết quả nghiên cứu này vào khoa học, công nghệ và đời sống. Một trong những thành tựu quan trọng nhất là việc tìm ra các nguyên lý của nhiệt động lực học. Bài 33: CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I. Nguyên lý I nhiệt động lực học: Có bao nhiêu cách làm thay đổi nội năng của một vật? Đó là những cách nào? Có hai cách làm thay đổi nội năng của vật là thực hiện công và truyền nhiệt. I. Nguyên lý I nhiệt động lực học: 1. Phát biểu nguyên lý: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. ∆U = A + Q I. Nguyên lý I nhiệt động lực học:  Q>0 vật thu nhiệt.  Q<0 vật truyền nhiệt.  A>0 vật nhận công.  A<0 vật sinh công. Vật Q>0 Q<0 A>0 A<0 Qui ước C1: Xác định dấu các đại lượng Vật thu nhiệt: Q>0 Vật tăng nội năng: ∆U>0 Vật thực hiện công: A<0 C2: Các hệ thức sau diễn tả những qua trình nào? ∆U=Q Q>0 Q<0 Truyền nhiệt Vật thu nhiệt Vật tỏa nhiệt C2: Các hệ thức sau diễn tả những qua trình nào? ∆U=A A>0 A<0 Thực hiện công Vật nhận công Vật sinh công C2: Các hệ thức sau diễn tả những qua trình nào? ∆U=Q + A Q>0 A<0 Truyền nhiệt Thực hiện công Vật thu nhiệt Vật sinh công C2: Các hệ thức sau diễn tả những qua trình nào? ∆U=Q + A Truyền nhiệt Thực hiện công Q>0 Vật thu nhiệt A>0 Vật nhận công [...]... sự can thiệp của vật khác II Nguyên lý II nhiệt động lực học: b Quá trình không thuận nghịch Quá trình truyền nhiệt, quá trình chuyển hóa năng lượng của hòn đá rơi từ trên cao xuống  là quá trình không thuận nghịch II Nguyên lý II nhiệt động lực học: 2 Nguyên lý II nhiệt động lực học: a Cách phát biểu của Clausius: Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn C3: Không Vì nhiệt lượng không... mà phải nhờ động cơ điện II Nguyên lý II nhiệt động lực học: 2 Nguyên lý II nhiệt động lực học: b Cách phát biểu của Carnot: Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học C4: Không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng thành công Một phần chuyển thành công phần còn lại được truyền cho nguồn lạnh Do đó năng lượng vẫn được bảo tòan Giới thiệu các nhà Vật lý * Clausius... nhà vật lý người Đức, sinh năm 1822 mất năm 1888, nguyên lý II NĐLH được phát biểu vào năm 1850 * Carnot là Vật lý người Pháp, sinh năm 1796, mất năm 1832 II Nguyên lý II nhiệt động lực học: 3 Vận dụng: Nguyên Tiết 60: Bài Tập Về Các Nguyên Lí Của Nhiệt Động Lực Học I.Mục tiêu: 1 Kiến thức HS nắm được nguyên lí I va II của NĐLH và quy ước về dấu của các đại lượng trong nguyên lí I để vận dụng giải các dạng bài tập có liên quan . 2. Kĩ năng. Rèn cho HS kĩ năng vận dụng giải BT. II.Trọng tâm:  BT về nguyên lí I NĐLH.  BT về vận dụng quy ước về dấu của các đại lượng trong nguyên lí I NĐLH. III. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: Hệ thống một số kiến thức liên quan và một số bài tập vận dụng 2. Học sinh: Giải bài tập SBT ở nhà. IV. Tiến trình lên lớp: 1. Hoạt động 1 ( 10 phút ): Ôn tập, cũng cố . Ôn tập theo hướng dẫn  CH 1 Nguyên lí I NĐLH Nguyên lí I NĐLH 2. Hoạt động 2 ( 31 phút ): Bài tập ?  CH 2 Quy ước về dấu ? U A Q    Quy ước về dấu Q > 0 : Vật nhận nhiệt lượng Q < 0 : Vật truyền nhiệt lượng A > 0 : Vật nhận công A < 0 : Vật thực hiện công  HS ghi nhận dạng bài tập, thảo luận nêu cơ sở vận dụng .  Ghi bài tập, tóm tắt, phân tích, tiến hành giải  Phân tích bài toán, tìm mối liên hệ giữa đại lượng đã cho và cần tìm  Tìm lời giải cho cụ thể  GV nêu loại bài tập, yêu cầu Hs nêu cơ sở lý thuyết áp dụng .  GV nêu bài tập áp dụng, yêu cầu HS: - Tóm tắt bài toán, - Phân tích, tìm mối liên hệ giữa đại lượng đã cho và cần tìm Bài 1: BT 33.8 SBT Giải : a) Vì quá trình là đẳng áp và giảm thể tích nên chất khí nhận công A > 0 b) Nhiệt độ cuối cùng của khí : 2 1 2 1 . 0,006.300 180 0,01 V T T K V    c) Công chất khí nhận bài  Hs trình bày bài giải. Phân tích những dữ kiện đề bài, đề xuất hướng giải quyết bài toán HS thảo luận theo nhóm tìm hướng giải theo gợi ý. Cả lớp theo dõi, nhận xét. Nêu từng bước giải : Vẽ đồ thị Tính nhiệt độ cuối Tính công chất khí nhận Cả lớp theo dõi, nhận xét. Nêu từng bước giải : - Tìm lời giải cho cụ thể bài Đọc đề và hướng dẫn HS phân tích đề để tìm hướng giải Gọi hai HS lên bảng giải và so sánh. Yêu cầu HS vẽ đồ thị, viết công thức tính nhiệt độ cuối và công chất khí nhận được. GV nhận xét, lưu ý bài làm, cho điểm Gọi một HS khác lên bảng sửa Yêu cầu HS nêu phương pháp giải. được : . . 10 (0,01 0,006) 400 A p A p V F S s J V          Bài 2: BT VI.7 SBT Giải : Động năng của viên đạn khi va chạm với tường : 2 3 2 1 1 .2.10 .(200) 40 2 2 d W mv J     Khi bị bức tường giữ lại, viên đạn nhận công A = W đ Do viên đạn không trao đổi nhiệt với môi trường ngoài nên công A bằng độ tăng nội năng : 3 Hoạt động 3 ( 4 phút ): Tổng kết bài học Tính động năng viên đạn Tính công A và độ tăng nội năng U  Tính độ tăng nhiệt độ. GV nhận xét, lưu ý bài làm, cho điểm - Cho làm bài tập thêm: Nhiệt độ của không khí trong một căn phòng rộng 70 m 3 là 10 0 C. sau khi sưởi ấm nhiệt độ của phòng là 26 0 C. Tính công mà không khí của phòng sinh ra khi dãn đẳng áp ở áp suất 100KPa (ĐS:A = 395,7KJ) U A   Phần nóng lên của viên đạn là do độ tăng nội năng : 3 40 2.10 .234 Q Q mc t t C mc          HS Ghi nhận : - Kiến thức, bài tập cơ  GV Ngày soạn: 18/ 3/ 2015 Ngày giảng: 24/ 3/ 2015 Tiết 60: BÀI TẬP I MỤC TIÊU Kiến thức: - Biết định nghĩa nội cách làm biến thiên nội - Công thức tính nhiệt lượng - Hiểu nội dung nguyên lí I nhiệt động lực học biểu thức tính - Biết quy ước dấu nhiệt lượng công - Biết cách phát biểu nguyên lí II nhiệt động lực học Kĩ năng: - Vận dụng công thức tính nhiệt lượng để giải tập - Vận dụng công thức nguyên lí I nhiệt động lực học quy ước dấu công nhiệt lượng để giải tập -Vận dụng nguyên lí II để giải thích tượng đời sống, kĩ thuật Thái độ Hứng thú yêu thích môn học, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận xác II TRỌNG TÂM - Bài tập Nguyên lí I NĐLH - Bài tập quy ước dấu đại lượng nguyên lí I NĐLH III PHƯƠNG PHÁP, PHƯƠNG TIỆN Phương pháp Vấn đáp, hướng dẫn Phương tiện Phiếu học tập, phấn, bảng IV TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Ổn định lớp (1 phút) Lớp 10A9 Kiểm tra cũ (trong phần nhắc lại kiến thức cần nhớ) Bài Hoạt động 1(1 phút): Đặt vấn đề Chúng ta vừa học xong chương VI Cơ sở nhiệt động lực học Hôm vận dụng kiến thức học chương để giải số tập Hoạt động 2(7 phút): Nhắc lại kiến thức cần nhớ Hoạt động GV HS Nội dung GV: Yêu cầu HS nhắc lại kiến thức I KIẾN THỨC CẦN NHỚ cần nhớ nội biến Nội biến thiên nội thiên nội + Định nghĩa nội năng: Trong nhiệt HS: Định nghĩa nội năng: Trong nhiệt động lực học người ta gọi tổng động động lực học người ta gọi tổng động phân tử cấu phân tử cấu tạo nên vật nội vật tạo nên vật nội vật Nội vật phụ thuộc vào + U= f (T, V) nhiệt độ thể tích vật: U= f (T, V) + Có cách làm thay đổi nội Có cách làm thay đổi nội thực thực công truyền nhiệt công truyền nhiệt + Trong trình truyền nhiệt nhiệt Trong trình truyền nhiệt nhiệt lượng lượng ΔU= Q ΔU= Q Công thức tính nhiệt lượng: Công thức tính nhiệt lượng: Q= mcΔt Q= mcΔt Trong đó: Trong đó: Q nhiệt lượng thu vào hay tỏa (J) Q nhiệt lượng thu vào hay tỏa (J) m khối lượng chất (Kg) m khối lượng chất (Kg) c nhiệt dung riêng chất (J/Kg.K) c nhiệt dung riêng chất (J/Kg.K) Δt độ biến thiên nhiệt độ (0C K) Δt độ biến thiên nhiệt độ (0C K) GV: Yêu cầu HS nhắc lại kiến thức cần nhớ nguyên lí Các nguyên lí nhiệt động lực học nhiệt động lực học + Nguyên lí I NĐLH: Độ biến thiên nội HS:+ Nội dung nguyên lí I NĐLH: Độ vật tổng công nhiệt biến thiên nội vật tổng lượng mà vật nhận công nhiệt lượng mà vật nhận -Công thức: ΔU= A + Q -Công thức: ΔU= A + Q Trong đó: Trong đó: ΔU độ biến thiên nội hệ ΔU độ biến thiên nội hệ A công mà hệ nhận hay sinh A công mà hệ nhận hay sinh ra Q nhiệt lượng mà hệ nhận từ hệ Q nhiệt lượng mà hệ nhận từ hệ khác hay truyền cho hệ khác khác hay truyền cho hệ khác + Quy ước dấu nhiệt lượng + Quy ước dấu nhiệt lượng công: công: Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng A > 0: Hệ nhận công A < 0: Hệ thực công + Nội dung nguyên lí II NĐLH: Cách phát biểu Clau-di-út: Nhiệt tự truyền từ vật sang vật nóng Cách phát biểu Các-nô: Động nhiệt chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công học Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng A > 0: Hệ nhận công A < 0: Hệ thực công + Nguyên lí II NĐLH: * Nhiệt tự truyền từ vật sang vật nóng * Động nhiệt chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công học Hoạt động 2(35 phút): Bài tập áp dụng Hoạt động GV HS GV: Phát phiếu học tập cho HS Yêu cầu HS làm phần I Trắc nghiệm HS: Suy nghĩ trả lời: Câu D Câu B Câu C Câu C Câu A GV: Nhận I- Nguyên lí I của nhiệt động lực học Phát biểu nguyên lí (nội dung sách giáo khoa) Biểu thức : Quy ước về dấu : Q > 0 : Vật nhận nhiệt lượng Q < 0 : Vật truyền nhiệt lượng A > 0: Vật nhận công A < 0 : Vật thực hiện công Chú ý SGK tìm hiểu và phát biểu nguyên lí thứ nhất của nhiệt động học ? U A Q∆ = + Hãy chú ý hình vẽ sau đây ? . Chúng ta quy ước về dấu A,Q Như thế nào để diễn đạt các quá trình biến đổi trạng thái khác của Vật khi vật truyền nhiệt cho các vật khác, vật thực hiện công lên vật khác? Q > 0 Q < 0 A > 0 A < 0 Nội năng của Vật tăng lên Nhiệt độ của tôi đang tăng lên Nội năng của Vật giảm Nhiệt độ của tôi đang giảm xuống Nội năng của vật tăng nhiệt độ của Tôi đang tăng lên Nội năng của vật giảm Nhiệt độ của tôi đang giảm Các em hãy chú ý đến câu C 1 và Câu C 2 SGK và trả lời Vũ Đình hùng – THPT Xuân Khanh TP Sơn Tây – Hà Tây Từ biểu thức nguyên lí I nhiệt động lực học: ∆U = Q + A Vật thực hiện công(A < 0) hay nhận công(A > 0) ? Hãy chọn đáp án đúng : A. Q > 0, A > 0 , ∆U > 0 B. Q < 0, A < 0, ∆U < 0 C. Q > 0, A < 0 , ∆U > 0 D. Q > 0, A < 0, ∆U < 0 Đáp án đúng : (C ) Chú ý câu hỏi C 1 và trả lời câu hỏi sau đây ? Vật thu nhiệt lượng Q > 0 hay Q < 0 ? Độ biến thiên nội năng :∆U > 0 hay ∆U < 0 ? Câu C1: Xác định dấu của các đại lượng trong hệ thức của nguyên lí I NĐLH cho các quá trình vật thu nhiệt để tăng nội năng đồng thời thực hiện công . Vì sao ? Đây là quá trình thực hiện công hay truyền nhiệt? Q >0 nhận nhiệt lượng hay truyền nhiệt lượng ? Đây là quá trình thực hiện công hay truyền nhiệt? A >0 nhận công hay thực hiện công? Và ngược lại? Đây là quá trình vừa truyền nhịêt vừa thực hiện công khi Q > 0 Vật nhận nhiệt khi A < 0 vật thực hịên công Đây là quá trình gì? Khi Q >0 vật nhận nhiệt hay toả ? A>0 vật nhận công hay thực hiện công? Chú ý vào câu hỏi C 2 và trả lời Câu C 2 Các hệ thức sau đây 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. 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. ∆U = Q là quá trình truyền nhiệt : khi Q > 0 vật nhận nhiệt lượng khi Q < 0 vật truyền Nhiệt lượng ∆U = A là quá trình thực hiện công : Khi A > 0 Vật nhận công Khi A < 0 Vật thực hiện công Đây là quá trình vừa truyền nhịêt vừa thực hiện công khi Q > 0 Vật nhận nhiệt khi A > 0 vật nhận công Đây là quá trình gì ? Vật nhận nhiệt hay truyền nhiệt ? Nhận công hay thực Hiện công ? 2.Vận dụng Ví dụ 1 Trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn tả quá trình đun nóng khí trong một bình kín khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình? Đáp án D là đáp án đúng Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức : ∆U = A + Q VnDoc - Tải tài liệu, văn pháp luật, biểu mẫu miễn phí Bài 33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I MỤC TIÊU - Kiến thức bản: + Phát biểu viết nguyên lí I nhiệt động lực học Nêu tên, đơn vị qui ước dấu đại lượng hệ thức + Phát biểu nguyên lí II Nhiệt động lực học - Kỹ năng: Vận dụng nguyên lí Inhiệt động lực học cho trình biến đổi trạng thái chất khí, viết cho trình đẳng tích Giải tập đơn giản II PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC Phương pháp: Diễn giảng, đọc sách, thảo luận nhóm, vấn đáp Phương tiện: Sách giáo khoa, sách giáo viên, sách thiết giảng III NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH ...Bµi 3: Cung cấp cho khí xilanh nhiệt lượng 1800J Nội khí tăng 1400J, khí giãn nở đẩy pittông với lực 15000N Tính đoạn dịch chuyển pittông Bµi 4: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho khí xi... pittông đoạn 3,6 cm với lực 12000N Bµi 5: Cung cấp nhiệt lượng 3200J cho khí xilanh Khí giãn nở thêm 250 cm3, với áp suất không đổi 2,4 atm Tính biến thiên nội Bµi 6: Cung cấp nhiệt lượng 2100J cho... thể tích tăng thêm Bµi 7: Cung cấp nhiệt lượng 2400J cho khí xilanh Nội khí tăng 1800J, khí giãn nở thêm 350 cm3 với áp suất không đổi Tính áp suất Bµi 8: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho khí