Nhiệt động lực học vật rắn chất lỏng sự chuyển pha

Nhiệt động lực học Vật rắn- Chất lỏng Sự chuyển pha A Lý thuyết I Sự trao đổi nhiệt - Xác định độ biến thiên nhiệt lượng vật q trình truy ền nhiệt thơng qua biểu thức: Q = m.c.∆t + Viết phương trình cân nhiệt: ∑Q=0 + Xác định đại lượng theo yêu cầu toán II Sự chuyển pha( Sự chuyển thể) - Điểm nóng chảy chất có nhiệt độ trùng với điểm đơng đặc chất đó, điểm nóng chảy( điểm đơng đặc), chất rắn thu nhiệt lượng nóng chảy, n ếu ch ất l ỏng t ỏa nhi ệt l ượng đơng đặc, tương tự, điểm hóa hơi( điểm ngưng t ụ), n ếu chất lỏng thu nhiệt lượng hóa hơi, chất khí tỏa nhi ệt ngưng tụ - Cơng thức tính nhiệt nóng chảy: Q = m + m (kg): khối lượng + (J/kg): Nhiệt nóng chảy riêng - Cơng thức tính nhiệt hóa hơi: Q = Lm + L(J/kg): Nhiệt hóa riêng + m (kg) khối lượng chất lỏng + c (J/kg k): nhiệt dung riêng Chú ý: Khi sử dụng công thức cần ý nhi ệt l ượng thu vào tỏa trình chuyển thể Q = m Q = L.m đ ều đ ược tính nhiệt độ xác định, công công thức Q = m.c (t – t1) dùng nhiệt độ thay đổi + Lưu ý: Khi ta sử dụng biểu thức ∑Q=0 có nhiệt lượng trao đổi, ta cộng lại nhiêu, tuyệt đối không biến chuy ển cơng th ức tính đ ộ biến thiên nhiệt lượng III Các nguyên lý nhiệt động lực học Dạng : Tính tốn đại lượng liên quan đến công, nhiệt độ biến thiên nội Áp dụng nguyên lý I: U = A + Q Trong đó: (J): Độ biến thiên nội (J): Cơng Q(J): Nhiệt lượng  Qui ước dấu: Biên soạn: Đoàn Việt Tuyến- Học sinh chuyên lý THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt + nội tăng, nội giảm + vật nhận công , vật thực công + vật nhận nhiệt lượng, vật truyền nhiệt lượng + Quá trình thuận nghịch khơng thuận nghịch: - Q trình thuận nghịch trình vật tự trở trạng thái ban đầu mà không cần đến can thiệp vật khác - 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 Chú ý: - Đối với lượng khí lý tưởng: a Q trình đẳng tích: nên b Quá trình đẳng nhiệt: nên Q = -A c Q trình đẳng áp - Cơng giãn nở q trình đẳng áp: : Áp suất khối khí : Là thể tích lúc đầu lúc sau khí - Có thể tính cơng cơng thức: ( tốn khơng cho V2) Đơn vị thể tích V (m3), đơn vị áp suất p (N/m2) (Pa) Dạng 2: Bài toán hiệu suất động nhiệt - Nguyên lý nhiệt động lực học: Một hệ lớn không trao đổi lượng với mơi trường có entropy ln tăng khơng đổi theo thời gian - Cách phát biểu Clausius: Nhiệt khơng thể tự truyền từ vật sang vật nóng - Cách phát biểu Carnot: Động nhiệt khơng thể chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công học - Quy ước: + Nhiệt lượng nguồn nhiệt truyền: > + Nhiệt lượng nguồn lạnh nhận: < - Hiệu suất thực tế: H = (%) Biên soạn: Đoàn Việt Tuyến- Học sinh chuyên lý THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt - Hiệu suất lý tưởng( Hiệu suất cực đại): Hmax = - H Hmax + Bất đẳng thức Clausius: < IV Vật rắn : Cấu trúc tinh thể - Cấu trúc tinh thể cấu trúc tạo hạt liên kết chặt chẻ với lực tương tác và xếp theo trật tự hình học không gian xác định gọi mạng tinh thể, hạt ln dao động nhiệt quanh vị trí cân - Chất rắn có cấu trúc tinh thể gọi chất rắn kết tinh - Kích thước tinh thể chất tuỳ thuộc trình hình thành tinh thể diễn biến nhanh hay chậm : Tốc độ kết tinh nhỏ, tinh thể có kích thước lớn Các đặc tính chất rắn kết tinh - Các chất rắn kết tinh cấu tạo từ loại hạt, cấu trúc tinh thể khơng giống tính chất vật lí chúng khác - Mỗi chất rắn kết tinh ứng với cấu trúc tinh thể có nhiệt độ nóng chảy xác định khơng dổi áp suất cho trước - Chất rắn kết tinh chất đơn tinh thể chất đa tinh thể Chất đơn tinh thể có tính dị hướng, chất đa tinh thể có tính đẵng hướng Chất rắn vơ định hình - Chất rắn vơ định hình chất khơng có cấu trúc tinh thể khơng có dạng hình học xác định - Các chất rắn vơ định hình có tính đẵng hướng khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định Khi bị nung nóng, chúng mềm dần chuyển sang thể lỏng - Một số chất rắn đường, lưu huỳnh, … tồn dạng tinh thể vơ định hình V Sự biến dạng lực học tác dụng vật rắn (Biến dạng cơ) - Định luật Hooke: Fđh = k Trong đó: k = E + k ( N/m) độ cứng ( Hệ số đàn hồi) + E ( N/m2 hay Pa) : Suất Young( Suất đàn hồi) + S (m2) : Tiết diện lo (m): Chiều dài ban đầu - Độ biến dạng tỉ đối: - Diện tích hình tròn: + d(m): Đường kính hình tròn + r(m): Bán kính hình tròn Bài tốn cắt lò xo: Độ cứng lò xo tỉ lệ nghịch với chiều dài: l0.k0= l1.k1=…= ln.kn= E.S= const Biên soạn: Đoàn Việt Tuyến- Học sinh chuyên lý THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt VI Sự nở nhiệt vật rắn (Biến dạng nhiệt) Dạng Sự nở dài - Cơng thức tính độ nở dài: = - = 0t Với chiều dài ban đầu t0 - Cơng thức tính chiều dài : Trong : : Hệ số nở dài (K-1) = Sự nở đường kính nở bán kính :   Trong : + r(m) : Bán kính hình tròn + d(m) : Đường kính hình tròn + c(m) : Chu vi đường tròn = Sự nở diện tích : Dạng Sự nở khối - Cơng thức độ nở khối : V=V–V0 = V0 t - Cơng thức tính thể tích : V = Vo (1 + Với V0 thể tích ban đầu t0 + Lưu ý : ≈ : Hệ số nở khối (K-1) = Về khối lượng riêng : VII Sức căng mặt ngồi + Lưu ý: Mỗi mặt thống có màng căng Dạng : Tính tốn đại lượng cơng thức sức căng m ặt ngồi chất lỏng - Lực căng bề mặt chất lỏng : = (N/m) : Hệ số căng mặt (m) : Chiều dài đường giới hạn có tiếp xúc chất lỏng ch ất rắn Chú ý : Cần xác định toán cho màng căng Dạng : Tính lực cần thiết để bứt( nâng) vật khỏi chất lỏng - Để nâng : - Lực tối thiểu : Trong : + P = mg : Trọng lượng vật + : Lực căng bề mặt chất lỏng Biên soạn: Đoàn Việt Tuyến- Học sinh chuyên lý THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt - Thơng thường, có màng căng tác dụng lên m ột vật đ ặt ch ất lỏng (chất lỏng chưa ngập hoàn toàn vật), lúc lực căng tính : - Trong trường hợp vật vòng xuyến, khung: + Khi bề dày cạnh không đáng kể: + Khi bề dày cạnh đáng kể: Dạng 3: Bài toán tượng nhỏ giọt chất lỏng - Trong trường hợp này, có màng căng - Đầu tiên giọt nước to dần chưa rơi xuống - Ngay lúc giọt nước rơi: ( chu vi miệng ống) Hoặc: Trong đó: + n: Số giọt nước + M: Khối lượng nước ống + V( m3): Thể tích nước ống + D(kg/m3): Khối lượng riêng chất lỏng + d (m): Đường kính miệng ống Dạng 4: Hiện tượng dính ướt khơng dính ướt- Mao dẫn - Nếu: + Lực tương tác phân tử chất lỏng với m ạnh h ơn l ực tương tác phân tử chất lỏng chất rắn => Chất lỏng khơng b ị dính ướt (bề mặt chất lỏng dạng lồi) + Lực tương tác phân tử chất lỏng với yếu lực tương tác phân tử chất lỏng chất rắn => Chất lỏng b ị dính ướt (b ề mặt chất lỏng dạng lõm) + Lưu ý: Hiện tượng dình ướt khơng dính ướt dùng để làm giàu quặng công nghiệp theo phương pháp tuyển => Hiện tượng mao dẫn Mực chênh lệch chất lỏng tượng mao dẫn Biên soạn: Đoàn Việt Tuyến- Học sinh chuyên lý THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt Trong đó: + h(m): Mực chênh lệch chất lỏng so với ống + (N/m): Hệ số căng mặt + d (m): Đường kính miệng ống + D(kg/m3): Khối lượng riêng chất lỏng - Ứng dụng: + Các ống mao dẫn rễ thân dẫn nước hoà tan khống chất lên ni + Dầu hoả ngấm theo sợi nhỏ bấc đèn đến bấc để cháy VIII Độ ẩm khơng khí: Độ ẩm tuyệt đối độ ẩm cực đại a Độ ẩm tuyệt đối - Độ ẩm tuyệt đối a khơng khí đại lượng đo khối lượng nước tính gam chứa 1m3 khơng khí - Đơn vị độ ẩm tuyệt đối g/m3 b Độ ẩm cực đại - Độ ẩm cực đại A độ ẩm tuyệt đối khơng khí chứa nước bảo hoà Giá trị độ ẩm cực đại A tăng theo nhiệt độ - Đơn vị độ ẩm cực đại g/m3 Độ ẩm tỉ đối - Độ ẩm tỉ đối f khơng khí đại lượng đo tỉ số phần trăm độ ẩm tuyệt đối a độ ẩm cực đại A khơng khí nhiệt độ : tính gần tỉ số phần trăm áp suất riêng phần p nước áp suất pbh nước bảo hồ khơng khí nhiệt độ - Khơng khí ẩm độ ẩm tỉ đối cao - Có thể đo độ ẩm khơng khí ẩm kế : ẩm kế tóc, ẩm kế khơ – ướt, ẩm kế điểm sương Biên soạn: Đoàn Việt Tuyến- Học sinh chuyên lý THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt ... rắn => Chất lỏng khơng b ị dính ướt (bề mặt chất lỏng dạng lồi) + Lực tương tác phân tử chất lỏng với yếu lực tương tác phân tử chất lỏng chất rắn => Chất lỏng b ị dính ướt (b ề mặt chất lỏng dạng... có nhiệt độ nóng chảy xác định Khi bị nung nóng, chúng mềm dần chuyển sang thể lỏng - Một số chất rắn đường, lưu huỳnh, … tồn dạng tinh thể vơ định hình V Sự biến dạng lực học tác dụng vật rắn. .. tính chất vật lí chúng khác - Mỗi chất rắn kết tinh ứng với cấu trúc tinh thể có nhiệt độ nóng chảy xác định khơng dổi áp suất cho trước - Chất rắn kết tinh chất đơn tinh thể chất đa tinh thể Chất