Đang tải... (xem toàn văn)
Qua tìm hiểu ở một số nơi, nhiều thầy cô giáo dự kiến bỏ phần NĐLH khi luyện đội tuyển học sinh giỏi của mình với nhiều lý do như: học sinh thấy rất khó, không tìm được tài liêụ ôn tập[r]
(1)www.thptthuanthanh1.bacninh.edu.vn
Với học sinh THPT không chuyên nay, hầu hết em học phần nhiệt động lực học (NĐLH) tiếp cận đến mức độ nhận biết, thơng hiểu Do đó, việc ơn tập NĐLH để phục vụ cho kì thi chọn học sinh giỏi cấp tỉnh hay vào đội tuyển quốc gia vấn đề cịn khó khăn Qua tìm hiểu số nơi, nhiều thầy cô giáo dự kiến bỏ phần NĐLH luyện đội tuyển học sinh giỏi với nhiều lý như: học sinh thấy khó, khơng tìm tài liêụ ơn tập có tính hệ thống tổng qt Vì tơi xin chia sẻ phần NĐLH để tặng cho học sinh muốn nâng cao trình độ ơn tập học sinh giỏi tài liệu bổ ích cho đồng nghiệp ơn cho đội tuyển phần
BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH (QUỐC GIA) CHUYÊN ĐỀ: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
A LÝ THUYẾT
I Cơng thực khối khí xác định Cơng thức tính cơng q trình đẳng áp
2
A p V p (V V ).
A có độ lớn diện hình gạch chéo giới hạn đường biểu diễn trình từ (1) đến (2) trục OV
2 Cơng thức tính cơng q trình đẳng tích A p V 0
3 Cơng thức tính cơng trình đẳng nhiệt
2
1
1
V
V V
2 V
RT
A PdV; PV nRT P n
V V
A nRT dV nRT ln
V V
4 Cơng q trình biến đổi (hệ POV) A S12V V2
2 12V V
S
- Diện tích hình gạch chéo giới hạn đường biểu diễn trình từ (1) đến (2) trục OV
p
V p1
p2 O
V1 V2
2 p
V p1
p2 O
V1 V2
(2)www.thptthuanthanh1.bacninh.edu.vn
1
3
V P
1
P
3 p
V2 V1 O
5 Cơng chu trình Xét chu trình biến đổi 123 A S123
123
S
- Diện tích giới hạn đường biểu diễn chu trình
II Nội độ biến thiên nội Nội
V U nC T
- Với khí đơn nguyên tử: V
3
C R
2 - Với khí lưỡng nguyên tử: V
5
C R
2
2 Độ biến thiên nội
V
U nC T
III Nguyên lý nhiệt động lực học
Q A U
- Hệ sinh công: A > - Hệ nhận công: A < - Hệ nhận nhiệt: Q > - Hệ tỏa nhiệt: Q < IV Hiệu suất động nhiệt
n
A H
(3)www.thptthuanthanh1.bacninh.edu.vn Qn: nhiệt lượng mà hệ nhận
A: công thực hệ
B BÀI TẬP MINH HỌA
Bài Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi trạng thái theo chu trình 1-2-3-1 Quá trình 1-2 q trình đẳng tích, 2-3 q trình đẳng áp, 3-1 trình mà áp suất p biến thiên theo hàm số bậc thể tích V Biết áp suất thể tích khối khí trạng thái 1, 2, tương ứng p1 = p0, V1 = V0;p2 = 2p0, V2 = V0; p3 = 2p0, V3 = 2V0
a Hãy vẽ hình biểu diễn chu trình nêu hệ tọa độ p-V b Tính hiệu suất chu trình
Hướng dẫn giải
a Hình vẽ biểu diễn chu trình:
- Xác định tọa độ 1; 2; đồ thị - Vẽ đồ thị
b Tính hiệu suất chu trình
- Cơng mà khí thực chu trình A =
2(2p0 – p0)(2V0 – V0) = 2p0V0
(4)www.thptthuanthanh1.bacninh.edu.vn Đẳng tích, cơng A12’ = 0, áp suất tăng suy nhiệt độ tăng Q12 = ΔU12 =
3
2p0V0> + Quá trình 2-3
Đẳng áp Q23 = A23’ + ΔU23 = 2p0V0 + 3p0V0 = 5p0V0 Q1 = Q12 + Q23 =
13 p0V0
Hiệu suất H = A Q1 =
1 2p0V0 13
2 p0V0 =
13 = 7,7%
Bài
Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực chu trình – – – – biểu diễn giản đồ P - T hình bên Cho P0 = 105 Pa; T0 = 300 K a Tìm thể tích khí trạng thái
b Hãy nói rõ chu trình gồm đẳng q trình Vẽ lại chu trình giản đồ P-V giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị số chiều biến đổi chu trình)
c Tính cơng mà khí thực giai đoạn chu trình Hướng dẫn giải
a Tìm thể tích khí trạng thái
Quá trình – trình đẳng tích, nên V1 = V4
1 1
m
P V RT
, suy ra:
1
1
RT m V
P
Thay số: m = 1g; = 4g/mol; R = 8,31 J/(mol.K); T1 = 300K P1 = 2.10
Pa Ta
3
1
1 8,31.300
3,12.10
4 2.10
V m = V4
P
T T0
2P0 1 2
3 4
(5)www.thptthuanthanh1.bacninh.edu.vn
b.Từ hình vẽ ta xác định chu trình gồm đẳng trình sau: – đẳng áp; – đẳng nhiệt;
3 – đẳng áp; – đẳng tích
Vì vẽ lại chu trình giản đồ P-V (hình a) giản đồ V-T (hình b) sau:
c Để tính cơng, trước hết sử dụng phương trình trạng thái ta tính thể tích: V2 = 2V1 = 6,24.10
–
m3; V3 = 2V2 = 12,48.10 –
m3 Cơng mà khí thực giai đoạn:
5 3
12 1( 1) 2.10 (6,24.10 3,12.10 ) 6,24.10
A p V V J
5
3
23 2
2
ln V 2.10 6, 24.10 ln 2 8, 65.10
A p V J
V
5 3
34 3( 3) 10 (3,12.10 12, 48.10 ) 9,36.10
A p V V J
Hình a 3,12
2 1 2
3 4
12,4
6,24
V(l)
Hình b
T(K )
3,12
1
2 3
4 12,4
6,24