BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

BÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCBÀI TẬP NHIỆT ĐỘNG NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

Bài t p nguyên lí I nhi t n g l c h c V t lý l p 10 nhi t n g l c h c ậ ệ độ ự ọ ậ ớ ệ độ ự ọ

I/ Tóm t t lý thuy t ắ ế

1/ Nguyên lí I nhi t n g l c h c ệ độ ư ọ

U = A + Q

Δ

Quy c d u:ướ ấ

• Q > 0: h nh n nhi t l n g; ệ ậ ệ ượ

• Q < 0: h truy n nhi t l n g; ệ ề ệ ượ

• A > 0: h nh n công; ệ ậ

• A < 0: h th c hi n công ệ ự ệ

+ Công c a h ch t khí trong quá trình n g áp:ủ ệ ấ đẳ

A = p V = p(VΔ 2 – V1)

U = Q - A

Δ

+ Trong quá trình n g tíchđẳ

A = 0 => U = Q.Δ

+ Quá trình n g nhi t:đẳ ệ

A = (m/µ)RT.ln(V1/V2) = (m/µ)RT.ln(p2/p1)

U = 0 => Q = - A

Δ

2/ Nhi t dung phân t n g tích ệ ửđẳ

Cv = (3/2)R = 1,5R: i v i khí n nguyên t đố ớ đơ ử

Cv = (5/2)R = 2,5R: i v i khi l n g nguyên t đố ớ ưỡ ử

3/ Nhi t dung phân t n g áp ệ ửđẳ

Cp = Cv + R

4/ Ph ư ơ n g trình tr ng thái khí lí t ạ ư ở n g

pV = nRT = (m/µ)RT

trong ó :đ

• R = 8.314 J/mol.K v i áp suât p (Pa), V (m ớ 3 )

• R = 0.082 L.atm/mol.K v i p (atm) V(lít) ớ

• µ: kh i l n g mol nguyên t (g) ố ượ ử

• m: kh i l n g nguyên t (g) ố ượ ử

II/ Bài t p nguyên lí I nhi t n g l c h c ậ ệ độ ự ọ

Bài t p 1 ậ Ng i ta th c hi n công 200 J nén khí trong m t xilanh Tính bi nườ ự ệ để ộ độ ế thiên n i n ng c a khí, bi t khí truy n ra môi tr n g xung quanh nhi t l n g 40 J.ộ ă ủ ế ề ườ ệ ượ

Bài t p 2 ậ Khi truy n nhi t l ng 6.10ề ệ ượ 6 J cho khí trong m t xilanh hình tr thì khí ộ ụ

n ra y pit-tông làm th tích c a khí t ng thêm 0,5 mở đẩ ể ủ ă 3 Tính độ bi n thiên n i ế ộ

n ng c a khí Bi t áp su t c a khí là 8.10ă ủ ế ấ ủ 6 N/m2 và coi áp su t này không i trong ấ đổ quá trình khí th c hi n công.ự ệ

Bài t p 3 ậ M t l ng khí lí t ng ch a trong m t xilanh có pit-tông chuy n n g ộ ượ ưở ứ ộ ể độ

c Các thông s tr ng thái ban u c a khí là 10 dm

c làm l nh theo m t quá trình n g áp t i khi th tích còn 6 dm

nhi t ệ độ cu i cùng c a khí và tính công mà ch t khí th c hi n ố ủ ấ ự ệ được

Bài t p 4 ậ Ng i ta cung c p nhi t l ng 1,5 J cho ch t khí n g trong xilanh n mườ ấ ệ ượ ấ đự ằ ngang Ch t khí n ra y pit-tông i m t o n 5 cm Tính ấ ở đẩ đ ộ đ ạ độ bi n thiên n i n ng ế ộ ă

c a ch t khí Bi t l c ma sát gi a pit-tông và xilanh có ủ ấ ế ự ữ độ ớ l n là 20 N

Bài t p 5 ậ M t n g c nhi t có hi u su t 25%, công su t 30 kW Tính nhi t l ngộ độ ơ ệ ệ ấ ấ ệ ượ

mà nó t a ra cho ngu n l nh trong 5 gi làm vi c liên t c.ỏ ồ ạ ờ ệ ụ

Bài t p 6 ậ Tính công su t c a m t n g c ôtô n u trong th i gian 4 gi ch y liên ấ ủ ộ độ ơ ế ờ ờ ạ

t c ôtô tiêu th h t 60 lít x ng Bi t hi u su t c a n g c là 32%, n ng su t t a ụ ụ ế ă ế ệ ấ ủ độ ơ ă ấ ỏ nhi t c a x ng là 46.10ệ ủ ă 6 J/kg và kh i l n g riêng c a x ng là 0,7 kg/dmố ượ ủ ă 3

Bài t p 7 ậ M t l ng khí ôxy kh i l ng 160g ộ ượ ố ượ được nung nóng t nhi t ừ ệ độ 50oC

n 60

đế oC Tìm nhi t l n g mà khí nh n ệ ượ ậ được và độ bi n thiên n i n ng c a kh i ế ộ ă ủ ố khí trong hai quá trình:

a/ n g tích.Đẳ

b/ n g áp.Đẳ

Bài t p 8 ậ M t bình kín có th tích 2 lít n g khí nit nhi t 10ộ ể đự ơở ệ độ oC Sau khi nh nậ

c nhi t l n g Q=4,1.10

đượ ệ ượ 3J, áp su t trung bình lên t i 10ấ ớ 4 mmHg Tìm kh i ố

l n g c a khí nit trong bình Cho bi t bình dãn n r t kém.ượ ủ ơ ế ở ấ

Bài t p 9 ậ Có 40 gam khí ôxy, sau khi nh n ậ được nhi t l n g b ng 208,8cal nhi t ệ ượ ằ ệ

c a nó t ng t 20

độ ủ ă ừ oC n 44đế oH i quá trình ó ỏ đ được ti n hành trong i u ki n ế đ ề ệ nào?

Bài t p 11 ậ Viên n chì (m=50g, c = 0,12kJ/kg ) bay v i v n t c vđạ độ ớ ậ ố o = 360km/h Sau khi xuyên qua m t t m thép, v n t c gi m còn 72km/hộ ấ ậ ố ả

a/ Tính l n g n i n ng t ng thêm c a n và thépượ ộ ă ă ủ đạ

b/ 60% l n g n i n ng trên bi n thành nhi t làm nóng viên n Tính ượ ộ ă ế ệ đạ độ ă t ng nhi tệ

c a n

độ ủ đạ

Bài t p 12 ậ Búa máy 10 t n r i t ấ ơ ừđộ cao 2,3m xu ng m t c c s t (c = ố ộ ọ ắ

0,46kJ/kg , m = 200kg) Bi t 40% n g n ng c a búa bi n thành nhi t làm nóng độ ế độ ă ủ ế ệ

c c s t H i búa r i bao nhiêu l n thì c c t ng nhi t ọ ắ ỏ ơ ầ ọ ă ệ độ thêm 20oC Cho r ng c c ằ ọ không t a nhi t cho môi tr n g.ỏ ệ ườ

Bài t p 13 ậ Qu c u có nhi t dung riêng c = 460J/kg.ả ầ ệ độđược treo b i s i dây có ở ợ chi u dài l = 46cm Qu c u ề ả ầ được nâng lên n B r i th r i Sau khi ch m t n g, đế ồ ả ơ ạ ườ

nó b t lên ậ đến C ( = 60α o), bi t r ng 60% ế ằ độ ả gi m th n ng bi n thành nhi t làm ế ă ế ệ nóng qu c u Tính ả ầ độ ă t ng nhi t ệ độ ủ c a qu c u L y g = 10m/sả ầ ấ 2

Bài t p 14 ậ M t qu bóng kh i lộ ả ố ượng m = 300g có dung tích V = 8lít được b m ơ không khí đến áp su t p = 1,2atm Qu bóng ấ ả được ném lên cao 20m và r i xu ng ơ ố

t r n r i l i n y lên g n nh t i v trí c Tính nhi t c c i c a không khí

trong qu bóng vào lúc va ch m v i ả ạ ớ đấ ắt r n Coi th tích c a bóng thay ể ủ đổi không áng k khi va ch m Nhi t môi tr ng là T = 300K, nhi t dung riêng ng tích

c a không khí là củ v = 19,5J/kg.độ

Bài t p 15 ậ kh i khí có p = 1atm, Vố 1 = 10lít được dãn n ở đẳng áp th tích t ng g p ể ă ấ hai l n Tìm công do khí th c hi n.ầ ự ệ

Bài t p 16 ậ 20g khí ô xi áp su t 2.10ở ấ 5N/m2, nhi t ệ độ 31oC, đượ đc un nóng đẳng

áp và dãn n ở đến th tích 25lít Tính công c a khí.ể ủ

Bài t p 17 ậ M t kh i khí có pộ ố 1 = 1atm, V1 = 12lít, t1 = 27oC đượ đc un nóng đẳng

áp đến nhi t ệ độ t2 = 77oC Tính công c a khí.ủ

Bài t p 18 ậ 8g hidro 27ở oC, dãn n ở đẳng áp th tích t ng g p 2 l n Tính công c a ể ă ấ ầ ủ khí

Bài t p 19 ậ M t kh i khí có V = 7,5 lít, p = 2.10ộ ố 5N/m2, t = 27oC b nén ị đẳng áp và

nh n m t công 50J Tính nhi t ậ ộ ệ độ ủ c a khí sau khi nén

Hướng d nẫ

Bài t p 20 ậ M t kh i khí có V = 3lít, p = 2.10ộ ố 5N/m2, t = 27oC đượ đc un đẳng tích

r i cho dãn n ồ ở đẳng áp Khi dãn n nhi t ở ệ độ ă t ng thêm 30oC Tính công khí ã th cđ ự

hi n.ệ

Bài t p 21 ậ M t kh i lộ ố ượng m c a m t ch t khí có nhi t ủ ộ ấ ệ độ đượ T c làm l nh ạ đẳng tích, áp su t gi m i n l n Sau ó khí dãn n ấ ả đ ầ đ ở đẳng áp đến nhi t ệ độ ằ b ng lúc ban

u Tính công khí ã th c hi n Bi t phân t gam c a khí là µ

Bài t p 22 ậ M t lộ ượng khí th c hi n chu trình bi n ự ệ ế đổi nh hình vư ẽ

t1 = 27oC, V1 = 5lít, t3 = 127oC, V3 = 6lít i u ki n tiêu chu n khí có th tích VỞ đ ề ệ ẩ ể o = 8,19lít Tính công do khí th c hi n sau m t chu trình bi n ự ệ ộ ế đổi

Bài t p 23 ậ M t xilanh th ng ộ ẳ đứng ti t di n 100cmế ệ 2 ch a khí 27ứ ở oC, đậy b i ở pittong nh cách áy 60cm Trên pittong có ẹ đ đặt m t v t kh i lộ ậ ố ượng 100kg Đốt nóng khí thêm 50oC Tính công do khí th c hi n Cho áp su t khí quy n là ự ệ ấ ể

1,01.105N/m2; g = 9,8m/s2

Bài t p 24 ậ 2,2kg khí CO2 dãn n ở đẳng áp, t ng nhi t ă ệ độ thêm t = 200Δ oC Tính a/ Công khí ã th c hi n.đ ự ệ

b/ nhi t lệ ượng truy n cho khíề

c/ độ ế bi n thiên n i n ng c a khí.ộ ă ủ

Bài t p 25 ậ 12g hidrô dãn n ở đẳng áp (cp = 14,6kJ/kg độ) th tích t ng g p ba l n ể ă ấ ầ

và th c hi n công A = 29916J Tínhự ệ

a/ nhi t ệ độ ban đầu c a khíủ

b/ nhi t lệ ượng truy n cho khí.ề

c/ độ ế bi n thiên n i n ng c a khí.ộ ă ủ

Bài t p 26 ậ 10g oxi 15ở oC và 2,77.105N/m2 dãn n ở đẳng áp cp = 0,9kJ/kg.độ đến

th tích 6lít tínhể

a/ công khí th c hi n và nhi t lự ệ ệ ượng truy n cho khíề

b/ độ ế bi n thiên n i n ng c a khí.ộ ă ủ

Bài t p 27 ậ 160g oxi đượ đc un nóng đẳng tích cv = 0,65kJ/kg.độ ă t ng nhi t ệ độ ừ t

50oC đến 60oC Tìm nhi t lệ ượng truy n cho khí và ề độ ế bi n thiên n i n ng c a khí.ộ ă ủ

Bài t p 28 ậ Bình kín không dãn n , ch a 14g nit 1atm và 27ở ứ ơ ở oC, đượ đc un nóng

cv = 0,74kJ/kg.độ, áp su t t ng lên ấ ă đến 5atm H i ỏ độ ế bi n thiên n i n ng c a khí.ộ ă ủ

Bài t p 29 ậ Bình kín không dãn n , th tích 6lít, ch a 12g nit 27ở ể ứ ơ ở oC Sau khi unđ nóng, áp su t trong bình là 4,2at Tìm nhi t lấ ệ ượng truy n cho khí và ề độ ế bi n thiên

n i n ng c a khí.ộ ă ủ

Bài t p 30 ậ Trong xilanh có m t lộ ượng khí Pittong và khí quy n gây ra áp su t ể ấ

b ng 2.10ằ 5N/m2 lên lượng khí y Do nh n ấ ậ được nhi t lệ ượng 2,8kcal, khí dãn n ở

ng áp, cho bi t c

đẳ ế p = 7kcal/kmol.độ Tính

a/ độ ế bi n thiên n i n ng c a khíộ ă ủ

b/ độ ă t ng th tích c a khí (cho 1cal = 4,19J)ể ủ

Bài t p 31 ậ Bình th tích 10lít ch a khí ể ứ đơn nguyên t có m t ử ậ độ no = 3.10-3m

ng n ng trung bình c a nguyên t là 5.10

Độ ă ủ ử -21J Tính n i n ng c a khí trong bình.ộ ă ủ

Bài t p 32 ậ Khí heli đựng trong bình kín có th tích 2 lít 27ể ở oC, áp su t ấ

105N/m2 Tính

a/ v n t c trung bình c a nguyên t tr ng thái ậ ố ủ ử ở ạ đầu và tr ng thái cu i.ạ ố

b/ nhi t lệ ượng cung c p ấ để ă t ng nhi t ệ độ khí lên 127oC

c/ n i n ng c a khí ộ ă ủ ở đầu, cu i quá trình.ố

Bài t p 33 ậ M t kh i khí He ch a trong bình có th tích 5lít, áp su t 1,5.10ộ ố ứ ể ấ 5N/m2, nhi t ệ độ 27oC

a/ tính động n ng trung bình c a phân t khí và m t ă ủ ử ậ độ phân tử

b/ nén đẳng áp kh i khí ố để ậ độ m t phân t t ng g p hai l n Tính nhi t ử ă ấ ầ ệ độ và th ể tích khí sau khi nén

c/ Tính nhi t lệ ượng khí truy n cho bên ngoài.ề

Bài t p 34 ậ kh i lố ượng m = 8g heli ch a trong xilanh, ứ đậy b pittong n ng Khí ở ặ

c un nóng ng áp t nhi t t

đượ đ đẳ ừ ệ độ 1=27oC đến 127oC Tìm nhi t lệ ượng truy n choề khí

Bài t p 35 ậ 40g khí neon (µ = 20) 27ở oC th tích ban ể đầu 6lít

a/ nén đẳng nhi t, công l c ngoài là 6750J, th tích gi m 4 l n Tính nhi t lệ ự ể ả ầ ệ ượng

kh i khí t a ra.ố ỏ

b/ H nóng ơ đẳng áp th tích khí t ng lên nh c Tính nhi t lể ă ư ũ ệ ượng khí h p th ấ ụ c/ V ẽ đồ ị ế đổ th bi n i tr ng thái trong h (V,T), (p,T), (p,V)ạ ệ

Bài t p 36 ậ Xilanh cách nhi t ệ được chia làm hai ph n th tích Vầ ể 1; V2 b ng vách ằ

ng n cách nhi t Ph n I có khí nhi t ă ệ ầ ở ệ độ T1, áp su t pấ 1 Ph n II ch a cùng lo i khí ầ ứ ạ nhi t T

ở ệ độ 2, áp su t pấ 2 b vách ng n i Do h kín nên n i n ng khí b o toàn ỏ ă đ ệ ộ ă ả Tìm nhi t ệ độ cân b ng.ằ

Bài t p 37 ậ Khí lí tưởng có µ = 28g/mol Để làm nóng đẳng áp kh i khí thêm T =ố Δ 14K, c n truy n cho khí nhi t lầ ề ệ ượng Q1 = 10J Để làm l nh ạ đẳng tích kh i khí tr vố ở ề nhi t ệ độ ban đầu, c n thu nhi t c a khí m t nhi t lầ ệ ủ ộ ệ ượng Q2 = 8J Tìm kh i lố ượng khí

Bài t p 38 ậ Hình bên cho bi t ế đồ ị th (V,T) c a hai chu trình bi n ủ ế đổ ủi c a khí lí

tưởng chu trình nào công th c hi n l n h n Nhi t lỞ ự ệ ớ ơ ệ ượng thu vào (hay t a ra) ỏ

l n h n.ớ ơ

Bài t p 39 ậ M t xilanh cách nhi t kín hai ộ ệ đầu có kh i lố ượng m1 Xilanh được ng n ă

ôi b i m t pittong có th tr t d c theo thành xilanh Pittong có kh i l ng m

m i ph n c a xilanh ch a cùng 1mol khí lí tỗ ầ ủ ứ ưởng n i n ng U =cT (c là h ng s ) và ộ ă ằ ố

có th trao ể đổi nhi t cho nhau Ta va ch m r t nhanh ệ ạ ấ để truy n cho xilanh v n t c về ậ ố

d c theo tr c c a xilanh Tìm ọ ụ ủ độ ă t ng nhi t ệ độ ủ c a khí sau khi pittong ng ng dao ừ

ng B qua ma sát gi a pittong v i xilanh và gi a xilanh v i sàn Cho r ng

pittong không thu nhi t (nhi t dung nh )ệ ệ ỏ

Bài t p 40 ậ M t mol khí lí tộ ưởng đơn nguyên t b giam trong m t ng hình tr ử ị ộ ố ụ đặt

n m ngang và ng n cách v i bên ngoài b ng hai pittong M i pittong có kh i ằ ă ớ ằ ỗ ố

lượng m và có th trể ượt không ma sát d c theo thành xilanh Truy n cho pittong ọ ề các v n t c ban ậ ố đầu v và 3v theo cùng m t chi u Nhi t ộ ề ệ độ ban đầu c a khí Tủ o Coi

xilanh là r t dài Tìm nhi t ấ ệ độ ự đạ c c i mà khí đạ đượt c Cho r ng xilanh và pittong ằ cách nhi t.ệ

Bài t p 41 ậ Để đốt nóng 1kg m t ch t khí ch a bi t, áp su t không ộ ấ ư ế ở ấ đổ ăi, t ng thêm 1K thì c n 912J, còn ầ đốt nóng khí ó th tích không đ ở ể đổ ăi t ng thêm 1K thì

c n 649J ó là ch t khí gì.ầ Đ ấ

Bài t p 42 ậ M t bình cách nhi t, bên trong là chân không Môi trộ ệ ường xung quanh

là ch t khí ấ đơn nguyên t nhi t ử ở ệ độ To, t i m t th i i m nào ó, ngạ ộ ờ đ ể đ ười ta m n p ở ắ cho khí vào đầy bình H i sau khi chi m ỏ ế đầy bình, khí có nhi t ệ độ T là bao nhiêu

Hướng d nẫ

Bài t p 43 ậ M t khí lí tộ ưởng đơn nguyên t chuy n tr ng thái (1) sang tr ng thái ử ể ạ ạ (2) b ng hai cáchằ

(1) → (3) → (2)

(1) → (4) → (2)

Hãy tìm t s các nhi t lỉ ố ệ ượng c n truy n cho khí trong hai quá trình ó.ầ ề đ