Chƣơng IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN

I. ĐỘNG LƢỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG 1. Động lƣợng Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v  là đại lượng được xác định bởi công thức: p = mv ( p  cùng hướng với v  ) Về độ lớn : p = mv Trong đó: p: động lượng (kg.ms) m: là khối lượng (kg) v là vận tốc(ms) 2. Cách phát biểu khác của định luật II Niutơn Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng lên vật trong khoảng thời gian đó. Biểu thức : ∆p = F . ∆t hoặc: mv 2 − mv 1 = F . ∆t Trong đó : m: khối lượng (kg) v1,v2 : vận tốc của vật(ms) F : ngoại lực tác tác dụng vào vật (N) ∆t: thời gian ngoại lực tác dụng vào vật 3. Hệ cô lập (Hệ kín) Hệ nhiều vật được coi là cô lập nếu hệ không chịu tác dụng của ngoại lực hoặc nếu có các ngoại lực thì chúng phải cân bằng nhau. 4. Định luật bảo toàn động lƣợng Định luật: Vectơ tổng động lượng của hệ cô lập được bảo toàn . pt  = s p  . Trong đó: T p  : tổng động lượng của hệ trước tương tác S p  : tổng động lượng của hệ sau tương tác 5. Va chạm mềm: Là loại va chạm mà sau va chạm hai vật dính vào nhau cùng chuyển động với vận tốc Áp dụng ĐLBT động lượng: m1v 1 + m2v 2 = (m1 + m2)v → m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v′ Suy ra: 1 1 2 2 1 2 . . m v m v v m m    Trong đó: v1, v2: vận tốc 2 vật trước va chạm (ms) v: vận tốc 2 vật sau va chạm (ms) 6. Chuyển động bằng phản lực a) Khái niệm: Chuyển động bằng phản lực là chuyển động trong đó một bộ phận của hệ tách ra bay về một hướng làm cho phần còn lại chuyển động theo chiều ngược lại. Ví dụ: Chuyển động của tên lửa, chuyền động giật lùi của súng khi bắn,. . . b) Khảo sát chuyển động của tên lửa:Một tên lửa đang đứng yên. Sau khi phụt về sau một khối khí m với vận tốc v  thì tên lửa M bay về phía trước với vận tốc V  . Tính V. Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: 0  = m. v  + M. V  Suy ra: ..V  = M m v  .. Nhận xét: khí phụt về phía sau thì tên lửa bay theo chiều ngược lại.

Thầy Đỗ Ngọc Hà - Viện Vật Lí & Hocmai.vn TỔNG HỢP KIẾN THỨC Chƣơng IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN I ĐỘNG LƢỢNG ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG Động lƣợng  Động lượng vật có khối lượng m chuyển động với vận tốc v đại lượng xác định công thức:    p 𝒑 = 𝒎𝒗 ( p hướng với v )  v Về độ lớn : p = mv Trong đó: p: động lượng (kg.m/s) m m: khối lượng (kg) v vận tốc(m/s) Cách phát biểu khác định luật II Niu-tơn Độ biến thiên động lượng vật khoảng thời gian xung lượng tổng lực tác dụng lên vật khoảng thời gian Biểu thức : ∆𝒑 = 𝑭 ∆𝒕 hoặc: 𝒎𝒗𝟐 − 𝒎𝒗𝟏 = 𝑭 ∆𝒕 Trong : m: khối lượng (kg) v1,v2 : vận tốc vật(m/s) F : ngoại lực tác tác dụng vào vật (N) ∆t: thời gian ngoại lực tác dụng vào vật Hệ cô lập (Hệ kín) Hệ nhiều vật coi lập hệ không chịu tác dụng ngoại lực có ngoại lực chúng phải cân Định luật bảo toàn động lƣợng Định luật: Vectơ tổng động lượng hệ lập bảo tồn   pt = ps Trong đó:  p : tổng động lượng hệ trước tương tác T pS : tổng động lượng hệ sau tương tác Va chạm mềm: Là loại va chạm mà sau va chạm hai vật dính vào   m1 v1 m2 v2 chuyển động với vận tốc Áp dụng ĐLBT động lượng: 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2 𝑣2 = (𝑚1 + 𝑚2 )𝑣 Trước va chạm → 𝒎𝟏 𝒗𝟏 + 𝒎𝟐 𝒗𝟐 = (𝒎𝟏 + 𝒎𝟐 )𝒗′ m1 + m2  m1 v1  m2 v2 v Suy ra: v '  m1  m2 Sau va chạm Trong đó: v1, v2: vận tốc vật trước va chạm (m/s) v: vận tốc vật sau va chạm (m/s)  Chuyển động phản lực V a) Khái niệm: Chuyển động phản lực chuyển động phận hệ tách bay hướng làm cho phần lại chuyển động theo chiều ngược lại Ví dụ: Chuyển động tên lửa, chuyền động giật lùi súng bắn, b) Khảo sát chuyển động tên lửa:Một tên lửa đứng yên Sau sau M   khối khí m với vận tốc v tên lửa M bay phía trước với vận tốc V Tính V    Áp dụng định luật bảo tồn động lượng ta có: = m v + M V m  m  v Suy ra: V = M Nhận xét: khí phía sau tên lửa bay theo chiều ngược lại  v Trang 1/9 Thầy Đỗ Ngọc Hà - Viện Vật Lí & Hocmai.vn TỔNG HỢP KIẾN THỨC II CƠNG VÀ CƠNG SUẤT   Định nghĩa cơng trƣờng hợp tổng quát: Khi lực F không đổi tác dụng v  F lên vật điểm đặt lực chuyển dời đoạn s theo hướng hợp với  hướng lực góc  cơng thực lực tính theo cơng thức: 𝑨 = 𝑭 𝒔 𝒄𝒐𝒔𝜶 Trong : F : lực tác dung (N) s: quãng đường vât (m) α: góc hợp hướng lực tác dụng với hướng chuyển động Ý nghĩa công + Nếu 0𝑜 ≤ 𝛼 < 90𝑜 : lực thực công dương (A>0) hay công phát động + Nếu 90𝑜 < 𝛼 ≤ 180𝑜 : lực thực công âm (A 0, < = l0 l 𝟏 𝟐 2.Thế đàn hồi 𝑾𝒕 = 𝟐 𝒌(∆𝒍) Trong : Wt : đàn hồi (J) k : độ cứng lò xo (N/m) l : độ biến dạng lò xo (m) l Trang 2/9 Thầy Đỗ Ngọc Hà - Viện Vật Lí & Hocmai.vn TỔNG HỢP KIẾN THỨC V CƠ NĂNG Định nghĩa : Cơ vậtlà tổng động vật Khi vật chuyển động trọng trường: 𝟏 𝑾 = 𝑾đ + 𝑾𝒕 = 𝒎𝒗𝟐 + 𝒎𝒈𝒛 𝟐 Khi vật chuyển động tác dụng lực đàn hồi: 𝟏 𝟏 𝑾 = 𝑾đ + 𝑾𝒕 = 𝒎𝒗𝟐 + 𝒌(∆𝒍)𝟐 𝟐 𝟐 Đinh luật bảo toàn vật chuyển động trọng trƣờng Khi vật chuyển động trọng trường chịu tác dụng trọng lực vật bảo toàn Biểu thức: 𝟏 𝑾 = 𝑾đ + 𝑾𝒕 = 𝒎𝒗𝟐 + 𝒎𝒈𝒛 = 𝒉ằ𝒏𝒈 𝒔ố 𝟐  Hệ quả: - Trong trình chuyển động vật trọng trường: + Nếu động tăng giảm ngược lại + Tại vị trí động cực đại cực tiểu ngược lại Cơ vật chịu tác dụng lực đàn hồi Khi vật chịu tác dụng lực đàn hồi gây biến dạng lò xo đàn hồi q trình chuyển động vật, tính tổng động đàn hồi vật đại lượng bảo toàn 𝟏 𝟏 𝑾 = 𝑾đ + 𝑾𝒕 = 𝒎𝒗𝟐 + 𝒌(∆𝒍)𝟐 = 𝒉ằ𝒏𝒈 𝒔ố 𝟐 𝟐 CHÚ Ý: - Nếu khơng có tác dụng lực khác (như lực cản, lực ma sát ) trình chuyển động, vật đại lượng bảo toàn Ta có: W = Wđ + Wt = const hay Wđ1 + Wt1 = Wđ2 + Wt2 CHƢƠNG V: CHẤT KHÍ CẤU TẠO CHẤT- THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ: CẤU TẠO CHẤT: Những điều học cấu tạo chất: Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt phân tử Các phân tử chuyển động không ngừng Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ cao Lực tƣơng tác phân tử: Các vật giữ hình dạng thể tích phân tử cấu tạo nên vật đồng thời có lực hút lực đẩy - Khi khoảng cách phân tử nhỏ lực đẩy mạnh lực hút - Khi khoảng cách phân tử lớn lực hút mạnh lực đẩy c) Các thể rắn, lỏng, khí:  Ở thể khí: - Mật độ phân tử nhỏ - Lực tương tác phân tử yếu nên phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn  chất khí khơng có hình dạng thể tích riêng  Ở thể rắn: - Mật độ phân tử lớn - Lực tương tác phân tử mạnh nên giữ phân tử vị trí cân xác định, làm cho chúng dao động xung quanh vị trí  vật rắn tích hình dạng xác định  Ở thể lỏng: I a) b) - Trang 3/9 Thầy Đỗ Ngọc Hà - Viện Vật Lí & Hocmai.vn TỔNG HỢP KIẾN THỨC - Mật độ phân tử nhỏ so với chất rắn lớn nhiều so với chất khí Lực tương tác phân tử lớn so với thể khí nhỏ so với thể rắn, nên phân tử dao động xung quanh vị trí cân xác định di chuyển  chất lỏng tích riêng xác định khơng có hình dạng riêng xác định THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ: a) Nội dung thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí cấu tạo từ phân tử riêng rẽ, có kích thước nhỏ so với khoảng cách chúng - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng; chuyển động nhanh nhiệt độ chất khí cao - Khi chuyển động hỗn loạn phân tử khí va chạm vào va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình b) Khí lí tƣởng: - Chất khí phân tử coi chất điểm tương tác va chạm gọi khí lí tưởng II QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BOYLE - MARIOTTE Trạng thái trình biến đổi trạng thái - Trạng thái lượng khí biểu diễn thơng số trạng thái: áp suất p, thể tích V nhiệt độ tuyệt đối T - Lượng khí chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác trình biến đổi trạng thái (gọi tắt trình) Quá trình đẳng nhiệt: Là trình biến đổi trạng thái mà nhiệt độ không thay đổi Định luật BOYLE – MARIOTTE: a) Phát biểu: Trong trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích hay PV  h»ng sè b) Biểu thức: P  V c) Hệ quả: - Gọi: p1, V1 áp suất thể tích lượng khí trạng thái p1, V2 áp suất thể tích lượng khí trạng thái Đối với trình đẳng nhiệt ta có: P1V1  P2 V2 Đƣờng đẳng nhiệt: a) Khái niệm: Đường đẳng nhiệt đường biểu diễn biến thiên áp suất theo thể tích nhiệt độ không đổi b) Đồ thị đƣờng đẳng nhiệt: V p p T2 > T1 T1 III V T T Q TRÌNH ĐẲNG TÍCH ĐỊNH LUẬT CHARLES Quá trình đẳng nhiệt: Quá trình biến đổi trạng thái thể tích khơng đổi gọi q trình đẳng tích Định luật CHARLES: a) Phát biểu: Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p p p b) Biểu thức: = const hay  T1 T2 T c) “ĐỘ KHÔNG TUYỆT ĐỐI” Trang 4/9 Thầy Đỗ Ngọc Hà - Viện Vật Lí & Hocmai.vn TỔNG HỢP KIẾN THỨC - Kenvin đưa nhiệt giai bắt đầu nhiệt độ K K gọi độ không tuyệt đối Các nhiệt độ nhiệt giai Kenvil có giá trị dương độ chia nhiệt giai độ chia nhiệt giai Celsius - Chính xác độ khơng tuyệt đối thấp -2730C chút (vào khoảng -273,150C) Liên hệ nhiệt giai Kenvil nhiệt giai Celsius: T = t + 273 Đƣờng đẳng nhiệt: a) Khái niệm: Đường đẳng tích đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ thể tích khơng đổi b) Đồ thị đƣờng đẳng tích: p p V1 p V2 >V1 273oC T to C 0 V PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG Khí thực khí lí tƣởng: Khí lí tưởng khí tuân theo định luật chất khí học Các khí thực (chất khí tồn thực tế) tuân theo gần định luật Boyle - Mariotte p Charles Giá trị tích p.V thương thay đổi theo chất, nhiệt độ áp suất chất khí T - Trong điều kiện áp suất nhiệt độ không lớn khơng đòi hỏi độ xác cao, xem khí thực khí lí tưởng Phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng: Xét lượng khí định  Gọi:  p1, V1, T1 áp suất, thể tích nhiệt độ tuyệt đối lượng khí trạng thái  p2, V2, T2 áp suất, thể tích nhiệt độ tuyệt đối lượng khí trạng thái Khi ta có: Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng: p1.V1 p V2 p.V   = const T T1 T2 IV - Quá trình đẳng áp: a) Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái áp suất khơng đổi gọi q trình đẳng áp b) Định luật Gay-Luysac:  Phát biểu: Trong q trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối V V V  Biểu thức: =  = const T2 T1 T Đƣờng đẳng áp: a) Khái niệm: Đường đẳng áp đường biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ áp suất không đổi b) Đồ thị đƣờng đẳng áp: V V p1 V p2 > p1 T 273oC to C p Trang 5/9 Thầy Đỗ Ngọc Hà - Viện Vật Lí & Hocmai.vn TỔNG HỢP KIẾN THỨC Chƣơng VI: CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG Nội - Nội vật tổng động phân tử cấu tạo nên vật - Nội vật phụ thuộc vào nhiệt độ thể tích vật : U = f(T, V) Độ biến thiên nội (U): phần nội tăng thêm hay giảm bớt trình vật Các cách làm thay đổi nội - Thực công - Truyền nhiệt Nhiệt lƣợng Số đo độ biến thiên nội trình truyền nhiệt gọi nhiệt gọi nhiệt lượng(còn gọi tắt nhiệt) Ta có : ∆𝑼 = 𝑸 hay 𝑸 = 𝒎𝒄∆𝒕 Trong : Q : nhiệt lượng thu vào hay tỏa (J) m : khối lượng vật (kg) c : nhiệt dung riêng chất (J/kgK = J/kgđộ) ∆t : độ biến thiên nhiệt độ (0C K) II CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Nguyên lí I nhiệt động lực học Độ biến thiên nội hệ tổng công nhiệt lượng mà hệ nhận 𝑼 = 𝑸 + 𝑨 Trong : A : cơng (J) Q : nhiệt lượng (J) U : độ biến thiên nội (J) Quy ƣớc dấu nhiệt lƣợng công + Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng + Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng + A > 0: Hệ nhận công + A < 0: Hệ thực công Q trình thuận nghịch khơng thuận nghịch a Quá trình thuận nghịch Quá trình thuận nghịch trình vật tự trở trạng thái ban đầu mà không cần đến can thiệp vật khác b Q trình khơng thuận nghịch Q trình khơng thuận nghịch q trình xảy theo chiều xác định, tự xảy theo chiều ngược lại Muốn xảy theo chiều ngược lại phải cần đến can thiệp vật khác Nguyên lí II nhiệt động lực học - Cách phát biểu Clau-di-út : nhiệt tự truyền từ vật sang vật nóng - Cách phát biểu Các-nơ:động nhiệt khơng thể chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công học Hiệu suất động nhiệt 𝑨 𝑸𝟏 − 𝑸𝟐 𝑯= =