Giáo án Vật lý 10 bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY Trường: THPT Nguyễn Minh Quang Lớp: 10T2 Mơn: Vật Lí Phạm Thanh Thủy Bài 33 CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I MỤC TIÊU - Kiến thức 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 Vận dụng ngun lí Inhiệt động lực học cho q trình biến đổi trạng thái chất khí, viết cho q 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 LÊN LỚP Kiểm tra cũ - Nội gì? - Làm để thay đổi năng? - Hãy chứng tỏ nội lượng khí lí tưởng phỉ phụ thuộc nhiệt độ Câu hỏi phụ: Nhiệt lượng gì? Viết biểu thức, giải thích đại lượng biểu thức Giới thiệu Đồng thời với việc tìm hiểu chế vi mơ tượng nhiệt, người ta tiến hành nghiên cứu tượng cấp độ vĩ mô, dựa ba khái niệm nội năng, công nhiệt lượng vận dụng thành công kết nghiên cứu vào khoa học, công nghệ đời sống Một thành tựu nghiên cứu quan trọng lĩnh vực việc tìm nguyên lí nhiệt động lực học Dạy Nội dung lưu bảng Thời Hoạt động thầy Hoạt động trò gian Bài 33 CÁC NGUN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I – Nguyên lí I nhiệt động lực học (NĐLH) Phát biểu nguyên lí 25 phút - Bây thầy có khối khí xác định, thầy cho khối khí chuyển từ trạng thái I sang trạng thái II cách thầy đem nung nén khối khí lại Một em cho thầy biết trạng thái thứ II khối khí thay đổi gì? - Nguyên nhân làm nội khối khí thay đổi? - Vậy thấy nội năng, cơng nhiệt lượng có mối liên hệ với Mối liên hệ giửa đại lượng làm biến đổi nội gọi nguyên lí I NĐLH - Một em cho thầy biết học định luật bảo toàn rồi? - Chúng ta thấy định luật bảo toàn chuyển hóa lượng vận dụng thành cơng học, nguyên lí I NĐLH vận dụng định luật bảo tồn chuyển hóa lượng vào cá tượng nhiệt - Xét trường hợp đơn giản.Thầy có khối khí đựng xi lanh có pít tơng di chuyển được, thầy truyền nhiệt cho khối khí cách đơt lên Các em dự đốn xem chuyện sẻ xãy ra? - Nếu thầy gọi Q nhiệt lượng truyền cho chất khí, ∆U độ tăng nội chất khí A cơng chất khí thực hiên lên pít tơng theo định luật bảo tồn chuyển hóa lượng ta có mối liên hệ đại lượng nào? - Bây khối khí đó, thầy khơng truyền nhiệt nửa mà thầy ấn pít tơng xuống để nén khối khí lại Các em - Nội khối khí thay đổi (Có thể học sinh nói V,p,T khối khí thay đổi, thay đổi V,T thay đổi nội năng) - Nén => thực công - Nung => truyền nhiệt - Bảo toàn động lượng bảo toàn - Nghe tiếp thu - Chất khí nóng lên, nở ra, đẩy pít tơng lên, thực công - Q = ∆U + A hay ∆U = A − Q - V khối khí giảm, ∆U tăng, T tăng tức Q tăng suy nghỉ cho thầy biết đại lượng khối khí thay đổi? - Theo định luật bảo tồn, cơng mà thầy truyền cho khối khí chuyển hóa thành rồi? Và mối liên hệ đại lượng thể nào? - Cũng khối khí thầy vừa nén nung khối khí, áp dụng định luật bảo toàn em viết biểu thức thể mối liên hệ đại lượng cho thầy? - Từ công thức em phát biểu thành lời? Độ biến thiên nội vật tổng công nhiệt lượng mà vật nhận ∆U = A + Q  Qui ước dấu A Q: +Q>0: Hệ nhận nhiệt lượng + Q0: Hệ nhận công +A0 nhận nhiệt hay tỏa - Khối khí thực cơng, nhiệt? Khối khí nhận công A0 - Khối khí tỏa nhiệt, Q0: Vật nhận nhiệt lượng; + Q0: Vật nhận công; + A0; A0 - Các em hoàn thành câu hỏi C1 SGK cho thầy? - Một em nhận xét câu trả Vận dụng - Vận dụng nguyên lí I NĐLH vào q trình đẳng tích 15 phút - Thảo luận nhóm - Cá nhân trả lời - Q trình đẳng tích; khối khí khơng thực cơng, pít tơng bị khóa chặt - ∆U = Q - Trong q trình đẳng tích nhiệt lượng mà chất khí nhận dùng làm tăng nội Q trình đẳng tích q trình Trong q trình đẳng tích truyền nhiệt nhiệt lượng mà chất khí nhận dùng làm tăng nội Quá trình đẳng tích q trình truyền nhiệt - Bài tập vận dụng: Như ví dụ SGK với đại lượng - Cá nhân làm sau lên sau: Q = J; S = 6cm; F = bảng trình 50N - Trong q trình đẳng tích nhiệt lượng mà chất khí nhận dùng làm tăng nội Q trình đẳng tích q trình truyền nhiệt ∆U = Q  Bài tập vận dụng: II – Nguyên lí II nhiệt động lực học Nguyên lí II nhiệt động lực học lời bạn - Hai em nhóm hồn thành câu hỏi C2 vòng phút? - Nhận xét câu phần trả lời học sinh - Sau vận dụng ngun lí I NĐLH vào q trình biến đổi trạng thái chất khí - Xét q trình đẳng tích lượng khí định - Một em nhắc lại cho thầy, trình đẳng tích? Cho thầy ví dụ? - Thầy xét khối khí nung nóng một xi lanh có pít tơng bị khóa chặt Vậy q trình gì? Một em cho thầy biết khối khí có thực hiên cơng khơng? Vì sao? - Viết biểu thức ngun lí I NĐLH cho q trình này? - Nêu ý nghĩa vật lí biểu thức vừa thu được? 15 phút - Trong tự nhiên có nhiều - Học sinh tiếp nhận vấn trình tự xảy theo đề chiều xác định, tự xảy theo chiều ngược lại điều khơng vi phạm ngun lí I NĐLH - Thầy ví dụ, thầy thả viên phấn rơi, lúc a/ Cách phát biểu Clau-di-út Nhiệt truyền từ vật sang vật nóng b/ Cách phát biểu Các-nô Động nhiệt chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành cơng học viên phấn chuyển hóa thành nội viên phấn khơng khí xung quanh Trong q trình lượng bảo toàn Tuy nhiên lúc viên phân tự lấy nội khơng khí xung quanh để trở lại độ cao mà thầy vừa thả không? - Xét trường hợp thầy có chậu nước nhiệt độ bình thường, thầy thả miến kim loại nóng 1000C Một em cho thầy biết điều xảy ra? - Vậy có miến kim loại nóng thêm nhiệt độ nước giảm thêm không? - Từ em cho thầy nhận xét Nhiệt truyền từ vật sang vật nóng Đây cách phát biểu nguyên lí II NĐLH - Các em cho thầy vài ví dụ khác q trình tuyền nhiệt - Hai em nhóm hồn thành câu hỏi C3 SGK cho thầy - Nhóm khác nhận xét câu trả lời nhóm bạn? - Ngồi cách phát biểu Clau-di-ut có cách phát biểu Các-nơ ngun lí II NĐLH Động nhiệt khơng thể chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành cơng học - Hai em nhóm hồn thành câu hỏi C4 SGK - Nhóm chứng minh được, cách phát biểu không vi phạm định luật bảo tồn chuyển hóa lượng? - Nhóm khác nhận xét - Nước nóng lên, miến kim loại nguội - Không thể - Nhiệt truyền từ vật sang vật nóng - Cá nhân tiếp thu, ghi nhớ - Cá nhân cho ví dụ - Hai em nhóm thảo luận trả lời - Nhóm khác nhận xét - Học sinh thừa nhận ghi nhớ - Một em đại diện trả lời câu hỏi nhóm thảo luận - Nhóm khác nhận xét 2 Vận dụng Cấu tạo động nhiệt: - Nguồn nóng: để cung cấp nhiệt lượng - Bộ phận phát động: nhận nhiệt sinh công - Nguồn lạnh: thu nhiệt tác nhân tỏa - Hiệu suất: H= A Q1 − Q2 = Q1 Q1 - Trong đó: + Q1 (J): Nhiệt lượng lấy từ nguồn nóng + Q2 (J): Nhiệt lượng nhườn cho nguồn lạnh + A = Q1 − Q2 ( J ) : Cơng có 15 phút phần trả lời nhóm bạn chưa? Bạn giải thích hợp lí chưa? - Nhận xét câu trả lời học sinh - Bây vận dụng nguyên lí II để giải thích cấu tạo nguyên tắc hoạt động động nhiệt Hình dung động nhiệt đơn giản nh- sau : Trong xilanh có lượng khí xác định (được gọi tác nhân sinh công), trạng thái Muốn cho khí xilanh giãn nở sinh cơng cần cho khí tiếp xúc với nguồn nhiệt có nhiệt độ cao (nguồn nóng) Khí thu nhiệt lượng Q1 thực công A1 chuyển sang trạng thái Để cho động nhiệt tiếp tục hoạt động ta phải đưa khí lại trạng thái ban đầu Muốn vậy, ta phải nhờ ngoại lực nén píttơng vị trí đầu tốn cơng A2 Để lợi cơng A2 < A1 Muốn thực điều phải cho khí xilanh nén tiếp xúc với nguồn có nhiệt độ thấp nó, q trình chất khí nhường nhiệt lượng Q2 cho nguồn lạnh nhận công A2 - Cấu tạo động nhiệt phải gồm phận nào? - Chúng ta có cơng thức tính hiệu suất động nhiệt: H= A Q1 − Q2 = Q1 Q1 - Nêu tên đơn vị đại lượng + Q1 (J): Nhiệt lượng lấy từ có mặt biểu thức nguồn nóng + Q2 (J): Nhiệt lượng nhườn cho nguồn lạnh + A = Q1 − Q2 ( J ) : Cơng có ích động  Củng cố vận dụng: 10 phút ích động - Củng cố vận dụng: - Một em nhắc lại nguyên lí I II NĐLH cho thầy? - Các em đọc làm tập SGK Sau phút em lên bảng giải thầy cho điểm, làm không thầy gợi ý - Thầy gợi ý: em viết - A=Fs=p ∆ V cho thầy cơng thức tính cơng? - Trong q trình khối khí Q>0,A