Chương 8 ôn tập kiểm tra vật lý 10 chủ đề 26 nguyên lý 1 nhiệt động lực học áp dụng nguyên lý 1 cho khí lý tưởng

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Chƣơng VIII: CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHỦ ĐỀ 26 NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ I CHO KHÍ LÍ TƢỞNG A PHẦN LÍ THUYẾT Nội gì? Trình bày cách biến đổi nội Hướng dẫn * Nội làm dạng lượng bên hệ, phụ thuộc vào trạng thái hệ Trong nhiệt động lực học nội bao gômg tổng động chuyển động nhiệt phân tử cấu tạo nên hệ tương tác phân tử - Nội có đơn vị Jun (J) kí hiệu chữ U - Nội vật phụ thuộc vào nhiệt độ thể tích vật, ta viết: U = f(T,V) * Nội vật biến đổi hai cách: Thực công truyền nhiệt - Các trinhg làm thay đổi nội có liên quan đến chuyển dời vật khác tác dụng lực lên vật xét gọi thực cơng - Các q trình làm thay đổi nội không cách thực công gọi truyền nhiệt Khi ta coi thực công truyền nhiệt lượng hai cách làm biến đổi nội tức ta thừa nhận tương đương công nhiệt lượng Phát biểu viết biểu thức nguyên lí thứ nhiệt động lực học Hướng dẫn * Phát biểu: Độ biến thiên nội hệ tổng đại số nhiệt lượng công mà hệ nhận * Biểu thức: U  Q  A Quy ước dấu nhiệt lượng, công độ biến thiên nội năng: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng A > 0: Hệ nhận công A < 0: Hệ sinh công (thực cơng) Trình bày nội cơng khí lí tƣởng Hướng dẫn * Nội khí lí tưởng: Nội khí lí tưởng bao gồm tổng động chuyển động hỗn loạn phân tử có khí Nội khí lí tưởng phụ thuộc vào nhiệt độ: U = f(T) * Biểu thức tính cơng: Cơng khí tích áp suất với độ biến thiên thể tích khí Biểu thức: A  pV  p(V2  V1 ) Viết biểu thức nguyên lí thứ nhiệt động lực học cho khí lí tƣởng đối với: a) Q trình đẳng tích b) Quá trình đẳng áp c) Quá trình đẳng nhiệt d) Chu trình Hướng dẫn a) Q trình đẳng tích: Trong q trình đẳng tích V1  V2  V  Nhiệt lượng mà khí nhận dùng để làm tăng nội khí: Q  U b) Quá trình đẳng áp: Một phần nhiệt lượng mà khí nhận dùng để tăng nội khí, phần lại biến thành cơng mà khí sinh ra: Q  U  A c) Quá trình đẳng nhiệt: Tồn nhiệt lượng mà khí nhận chuyển hết thành cơng mà khí sinh ra: Q  A http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 d) Chu trình: Chu trình q trình khép kín, trạng thái cuối trùng với trạng thái ban đầu Tổng đại số nhiệt lượng mà hệ nhận chu trình chuyển hết thành cơng chu trình đó: Q  A B PHẦN BÀI TẬP Một bi thép có trọng lượng 0,5N rơi từ độ cao 2m xuống đá nảy lên tới độ cao 1,4m Tính lượng chuyển hóa thành nội bi đá Một nhiệt lượng kế khối lượng m1 = 100g, chứa lượng m2 = 500g nước nhiệt độ t1  100C Khi cân nhiệt, nhiệt độ t1  170C Tính khối lượng m3 nhơm, m4 thiếc có hỗn hợp Cho nhiệt dung riêng chất làm nhiệt lượng kế, nước, nhôm, thiếc C1 = 460J/kg.độ; C2 = 4200J/kg.độ; C3 = 230J/kg.độ Người ta nung nóng đẳng áp 100gam khí H2 từ 22C đến 122C Tính cơng mà khí thực Biết H2 có   ; lấy R = 8,31 J/mol.K Người ta đốt nóng cho dãn nở đẳng áp 20g ơxi áp suất 2,8at nhiệt độ 27C đến thể tích lít Cho ơxi có   32 , lấy R = 8,31J/mol.K, nhiệt dung riêng đẳng áp Cp = 0,91.103J/kg.độ; 1at = 9,81.104N/m2 a) Tính nhiệt độ cuối cơng khí sinh dãn nở b) Độ biến thiên nội khí q trình dãn nở Người ta truyền cho chất khí xy lanh nhiệt lượng 110J Chất khí nở thực công 75J đẩy pittông lên Hỏi nội chất khí biến thiên lượng bao nhiêu? Một lượng khí khơng đổi trạng thái tích V1, áp suất p1, dãn đẳng nhiệt đến trạng thái tích V2 = 2V1 áp suất p2  p1 Sau dãn đẳng áp sang trạng thái tích V3 = 3V1 Vẽ đồ thị biểu diễn trình trên, dùng đồ thị để so sánh cơng khí trình http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Nhiệt độ khơng khí phòng rộng 80m3 17C Sau sưởi ấm nhiệt độ phòng 27C Tính cơng mà khơng khí phòng sinh dãn đẳng áp áp suất 105 Pa C HƢỚNG DẪN VÀ ĐÁP SỐ Chọn mốc mặt đá Cơ ban đầu: W = P.h = 0,5.2 = 1J Cơ sau bi nảy lên: W  P.h  0,5.1,  0, J Phần chuyển thành nội năng: W  W  W   0,  0,3J Nhiệt lượng nhôm tỏa ra: Q3  m3 C3 (t2  t ) Nhiệt lượng di thiếc tỏa ra: Q4  m4 C4 (t2  t ) Nhiệt lượng nhiệt lượng kế hấp thụ: Q1  m1.C1.(t  t1 ) Nhiệt lượng nước hấp thụ: Q2  m2 C2 (t  t1 ) Khi cân nhiệt: Q1  Q2  Q3  Q4  (m1C1  m2C2 )(t  t1 )  (m3C3  m4C4 )(t2  t )  m3C3  m4C4  (m1C1  m2C2 )(t  t1 ) t2  t  m3C3  m4C4  (0,1.460  0,5.4200)(17  15)  51, 100  17 Ta có hệ: m3  m4  0,15 900m3  2300m4  51,17 Giải hệ phương trình ta được: m3  25 g ; m4  125 g Công khí: A  pV  p(V2  V1 )  pV2  pV1 Chú ý rằng: pV1  M  RT1 pV2  M  RT2 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Suy A  M  thay số: A  RT2  M  RT1  M  R(T2  T1 ) , 100 8,31.(122  22)  41550 J a) Ở trạng thái cuối ta có: Thể tích V2  8.103 m3; áp suất p = 2,8.9,81.104 N/m2 Mặt khác: pV2  Thay số: T2  M  RT2  T2  pV2  MR 2,8.9,81.104.8.103.32  423,1 K 20.8,31 * Công khí sinh dãn nở Trong q trình đẳng áp: A  pV  p(V2  V1 )  pV2  pV1 Chú ý rằng: pV1  Ta có A  M  Thay số: A  M  RT2  RT1 pV2  M  RT1  M  M  RT2 R(T2  T1 ) , 20 8,31.(423,1  300)  639,35 J 32 b) Độ biến thiên nội Từ Q  A  U  U  Q  A Trong Q  mC p (T2  T1 )  20.103.0,91.103 (423,1  300)  2240, 42 J Độ biến thiên nội năng: U  Q  A  2240, 42  639,35  1601, 07 J Ta có: U  Q  A Với A = 70J (hệ thực công A > 0) http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Q = 100J (hệ nhận nhiệt Q > 0) Vậy U = 100 – 70 = 30J > 0: nội tăng Đồ thị biểu diễn hình 122 Nhận xét: Diện tích hình AVV B (phần gạch chéo) lớn diện tích hình BV2V3C (phần nét chấm) nên cơng q trình đẳng nhiệt ( A  B ) lớn công trình đẳng áp ( B  C ) Cơng khơng khí sinh dãn đẳng áp áp suất 105 Pa: A  p.V  p(V2  V1 ) (1) Áp dụng phương trình Clapêrơn – Menđêlêep, ta có: pV1  M  RT1 ; pV2  M  RT2 Trừ theo vế hai phương trình ta được: p(V2  V1 )  m Từ (1) (2) ta có: A  m Thay số ta được: A    R(T2  T1 ) R(T2  T1 )  (2) pV1 (T2  T1 ) T1 105.80 (300  290)  275,86kJ 290 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... 2 ,8. 9 , 81 .10 4 .8. 10 3.32  423 ,1 K 20 .8, 31 * Cơng khí sinh dãn nở Trong trình đẳng áp: A  pV  p(V2  V1 )  pV2  pV1 Chú ý rằng: pV1  Ta có A  M  Thay số: A  M  RT2  RT1 pV2  M  RT1... A  M  thay số: A  RT2  M  RT1  M  R(T2  T1 ) , 10 0 8, 31. (12 2  22)  415 50 J a) Ở trạng thái cuối ta có: Thể tích V2  8. 10 3 m3; áp suất p = 2 ,8. 9 , 81 .10 4 N/m2 Mặt khác: pV2  Thay số:... lấy R = 8, 31 J/mol.K Người ta đốt nóng cho dãn nở đẳng áp 20g ôxi áp suất 2,8at nhiệt độ 27C đến thể tích lít Cho ơxi có   32 , lấy R = 8, 31J/mol.K, nhiệt dung riêng đẳng áp Cp = 0, 91 .10 3 J/kg.độ;