Mở rộng nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học trong giảng dạy vật lý 10 nâng cao ở trường trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ LIÊN MỞ RỘNG NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRONG GIẢNG DẠY VẬT LÝ 10 NÂNG CAO Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC MỞ RỘNG NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRONG GIẢNG DẠY VẬT LÝ 10 NÂNG CAO Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Huy Sinh Sinh viên thực khóa luận: Trần Thị Liên Hà Nội - 2018 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Vật Lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Khoa Sư phạm trường Đại học Giáo dục dạy dỗ, trang bị cho em kiến thức chuyên môn kinh nghiệm sống Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp tạo điều kiện giúp đỡ em nhiều q trình học tập hồn thành khóa luận Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Huy Sinh thầy giáo tận tình dạy dỗ giúp đỡ em nhiều học tập q trình thực hiện, hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè, người ln ủng hộ động viên em vượt qua khó khăn để hồn thành tốt khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2018 Sinh viên Trần Thị Liên DANH MỤC CÁC CHỮ KÍ HIỆU, VIẾT TẮT NĐLH Nhiệt động lực học THPT Trung học phổ thông MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TÌM HIỂU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRONG CUỘC SỐNG 1.1.Lịch sử phát triển môn Nhiệt động lực học 1.1.1.Thời trung cổ 1.1.2.Thời cận đại 1.1.3.Thời đại 1.2.Tầm quan trọng nhiệt động học sống 1.2.1 Giải thích tượng nhiệt động lực học tự nhiên 1.2.2.Ứng dụng nhiệt động học sống CHƯƠNG II MỞ RỘNG NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRONG GIẢNG DẠY PHẦN NHIỆT HỌC, VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 14 2.1 Vị trí, vai trị cấu trúc chương “Cơ sở nhiệt động lực học” phần “Nhiệt học” 14 2.1.1 Vị trí chương “Cơ sở nhiệt động lực học” 14 2.1.2 Vai trò cấu trúc kiến thức chương “Cơ sở nhiệt động lực học” 15 2.2 Các khái niệm kiến thức liên quan đến nguyên lí thứ nhiệt động lực học 16 2.2.1 Nhiệt độ 17 2.2.2.Phương trình trạng thái khí lí tưởng 18 2.2.3 Phương trình thuyết động học phân tử 18 2.2.4 Nội 19 2.2.5 Nhiệt công 20 2.2.6 Phát biểu nguyên lí thứ 22 2.3 Những vấn đề cần mở rộng Nguyên lí thứ I nhiệt động học giảng dạy trường THPT (Phần Nhiệt học Vật lí 10, nâng cao) 22 2.3.1 Tóm tắt nội dung cần giảng dạy Nguyên lí I nhiệt động lực học vật lí 10 THPT 22 2.3.2 Những vấn đề cần đặc biệt lưu ý mở rộng nguyên lí thứ nhiệt động lực học 24 2.3.3 Giải thích phương trình tính cơng (2.19) trình nhiệt động 26 2.3.4 Áp dụng biểu thức nguyên lí I cho trình nhiệt động 28 2.3.5 Ý nghĩa chất nguyên lí I nhiệt động lực học 31 KẾT LUẬN 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 34 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình động nhiệt……………………………………………10 Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động động nổ bốn kỳ………………………….11 Hình 1.3 Ngun lí hoạt động máy lạnh……………………………… 12 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung kiến thức chương “Cơ sở Nhiệt động lực học” lớp 10 nâng cao THPT…………………………………………… 16 Hình 2.2 Những nội dung cần giảng dạy nguyên lí thứ trường THPT vật lí 10 nâng cao…………………………………………… 22 Hình 2.3 Quy ước dấu A Q………………………………………23 Hình 2.4 Các trình nhiệt động cần giảng dạy vật lí 10… 26 Hình 2.5 Tính cơng q trình dãn nở khí…………………………… 27 Hình 2.6 Q trình đẳng tích……………………………………………… 29 Hình 2.7.Quá trình đẳng áp………………………………………………….29 Hình 2.8.Quá trình đẳng nhiệt……………………………………………….30 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Nội dung kiến thức phân bố theo tiết chương “Cơ sở Nhiệt động lực học”…………………………………………………………19 MỞ ĐẦU Nhiệt động lực học môn học chuyên nghiên cứu mối liên hệ nhiệt độ, nhiệt dạng lượng khác Cơ sở NĐLH bao gồm nguyên lí: Nguyên lí số 0, Nguyên lí thứ I, Nguyên lí thứ II, Nguyên lí thứ III Bản chất nguyên lí số nói nhiệt độ, ngun lí I cho biết mối liên hệ dạng lượng, không cho biết khác dạng lượng Nguyên lí II cho biết chiều diễn biến trình nhiệt động tự nhiên nhiệt lượng biến đổi thành cơng, cịn ngun lí thứ III nói đại lượng Entropy gần nhiệt độ tuyệt đối Nguyên lí I nguyên lí II NĐLH tảng vô quan trọng cho phát triển khoa học tự nhiên Nguyên lí I nhiệt động học tổng quát hóa nhận xét kết đạt thực nghiệm Nó vận dụng định luật bảo toàn chuyển hóa lượng vào tượng nhiệt Ngun lí thứ hai trình bày hạn chế nguyên lí thứ nhất, q trình thuận nghịch, khơng thuận nghịch entropy Nguyên lí thứ thứ hai NĐLH có nhiều ứng dụng quan trọng việc giải toán lượng sở giải thích tượng xảy tự nhiên Áp dụng nguyên lí thứ ngun lí thứ hai NĐLH, nghiên cứu trình nhiệt động biến đổi hệ Trong giới hạn khóa luận sâu tìm hiểu mở rộng ngun lí thứ NĐLH giảng dạy phần Nhiệt học, vật lí 10 THPT Nguyên lí thứ NĐLH trường THPT nằm chương VIII phần hai: Nhiệt học, vật lí 10 THPT chương “Cơ sở nhiệt động lực học” Nội dung chương “Cơ sở nhiệt động lực học” bao gồm vấn đề chính: Nội biến thiên nội năng; Nguyên lí thứ NĐLH; Nguyên lí thứ hai NĐLH Nội dung khóa luận đề cập đến vấn đề “Mở rộng nguyên lí thứ nhiệt động lực học giảng dạy vật lí 10 nâng cao trường Trung học Phổ Thơng” để giúp học sinh có nhìn tổng qt sâu rộng hơn, giải thích nguồn gốc thơng số, đại lượng có biểu thức nhiệt động lực học Khóa luận bao gồm vấn đề sau: Chương I: Tìm hiểu lịch sử phát triển tầm quan trọng môn nhiệt động lực học sống Chương II: Mở rộng nguyên lý thứ nhiệt động lực học giảng dạy phần nhiệt học, chương “cơ sở nhiệt động lực học” vật lí 10 chương trình nâng cao trường Trung học Phổ Thông Kết luận Tài liệu tham khảo - Thế tương tác phân tử quy định lực tương tác chúng - Năng lượng nhiệt phân tử dao động - Năng lượng hạt nhân - Năng lượng điện tử nguyên tử - Năng lượng xạ điện từ Vật chất vận động lượng đại lượng xác định mức độ vận động Ở trạng thái, hệ có lượng xác định Khi trạng thái hệ biến đổi lượng thay đổi theo Như lượng phụ thuộc vào trạng thái hệ Trong hệ nhiệt động cô lập nội bao gồm động chuyển động nhiệt phân tử cấu tạo nên vật tương tác phân tử Nội hàm số nhiệt độ thể tích theo phương trình: E = f (T,V) (2.12) Như vậy, ta thay đổi nhiệt độ thể tích vật nội thay đổi Có cách làm thay đổi nội hệ thực công truyền nhiệt 2.2.5 Nhiệt công Khi hệ nhiệt động tương tác với chúng trao đổi lượng cho thơng qua hai dạng nhiệt công  Khái niệm nhiệt (hay nhiệt lượng) (Q) Nhiệt (Q) lượng chuyển động hỗn loạn phân tử cấu tạo nên hệ Nhiệt với phân tử tạo thành nội (E) hệ Nhiệt có mối quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ (T) Khi nhiệt độ cao phân tử cấu tạo nên vật chuyển động nhanh nhiệt lượng vật lớn Nhiệt lượng dạng lượng truyền hệ môi trường trao đổi trực tiếp phân tử chuyển động hỗn loạn vật tương tác 20 với làm cho nội hệ thay đổi Nhiệt dạng lượng trao đổi, xuất trạng thái cuả hệ bị biến đổi, vậy, nhiệt hàm q trình Cơng thức tính nhiệt lượng thu vào hay tỏa hệ nhiệt độ thay đổi : (2.13) Q = mc Trong m khối lượng vật (kg), c nhiệt dung riêng vật (J/kg.K) T2 – T1 độ biến thiên nhiệt độ vật (K) trước sau hệ thay đổi trạng thái Nhiệt lượng có giá trị dương, âm khơng  Khái niệm cơng Ngồi trao đổi lượng nhiệt lượng, hệ môi trường cịn có trao đổi lượng làm tăng mức độ chuyển động có trật tự vật Dạng lượng gọi cơng (A) Cơng A có liên quan đến lực tác dụng lên hệ làm hệ chuyển dời khoảng Giá trị cơng A dương, âm khơng A > hệ nhận công; A < hệ thực cơng A = khơng có lực tác dụng (hay hệ không thực công) Sự khác cơng nhiệt là: Cơng nhiệt đại lượng đặc trưng cho mức độ trao đổi lượng hệ Công liên quan đến chuyển dời vật tác dụng lực, nhiệt lượng liên quan đến chuyển động hỗn loạn phần tử hệ nhiệt động Tuy nhiên hai đại lượng có liên quan chặt chẽ với chuyển hóa cho Cần lưu ý rằng: Cơng nhiệt xuất có thay đổi trạng thái hệ Do đó, cơng nhiệt hàm trình 21 2.2.6 Phát biểu nguyên lí thứ nhiệt động lực học Theo sách giáo khoa vật lí lớp 10 THPT (NXB Giáo dục), nguyên lí thứ nhiệt động lực học đươc phát biểu sau: “Độ biến thiên nội hệ tống đại số nhiệt lượng công mà hệ nhận được” Phương trình mơ tả ngun lí thứ NĐLH là: (2.14) Theo phương trình (2.14) đại lượng ngun lí thứ có liên quan chặt chẽ đến khái niệm đại lượng Q, A, E thông số trạng thái p, V T 2.3 Những vấn đề cần mở rộng Nguyên lí thứ I nhiệt động học giảng dạy trường THPT (Phần Nhiệt học Vật lí 10, nâng cao) 2.3.1 Tóm tắt nội dung cần giảng dạy Nguyên lí I nhiệt động lực học vật lí 10 THPT Những nội dung cần giảng dạy nguyên lí I nhiệt động lực học lớp 10 THPT tóm tắt sơ đồ sau [2]: Nguyên lí thứ I nhiệt động lực học Áp dụng Nội Biến đổi Nguyên lí nguyên nội thứ I NĐLH lí thứ I cho trình  Quan sát  Thực công thực nghiệm  Truyền nhiệt  Định nghĩa nội lượng  Sư tương đương  Biểu diễn thay đổi trạng thái lí tưởng giản đồ P – V  Phương trình biến đổi khí = E2 – E1  Phát biểu nguyên lí thứ I Q = -A A Q Hình 2.2 Những nội dung cần giảng dạy nguyên lí thứ trường THPT vật lí 10 nâng cao 22 Nội phát sử dụng vào đời sống kĩ thuật cách 200 năm Xuất phát từ quan sát thực nghiệm đời sống như: Khi nước ấm đun sôi ta thấy nắp ấm bị đẩy lên hay thí nghiệm màng xà phòng, ta thấy màng xà phòng làm dịch chuyển cạnh di động khung nhờ lực căng bề mặt, vv Từ tượng nhiều tượng khác tương tự ta thấy rằng, khối chất đứng n sinh cơng nhờ áp suất gây chuyển động phân tử nhờ tương tác phân tử Như vậy, khối chất có chứa lượng bên Dạng lượng gọi nội nội hàm phụ thuộc vào nhiệt độ thể tích E = f (T,V) Do đó, ta thay đổi nhiệt độ thể tích hệ nhiệt động nội hệ thay đổi ( , với cách làm biến đổi nội hệ là: Thực hiên cơng (A) truyền nhiệt lượng (Q) Các đại lượng Q, , A dương âm  Quy ước dấu đại lượng Q, A hình 2.3 Q > 0: hệ nhận nhiệt lượng; Q < 0: hệ truyền nhiệt lượng; A > 0: hệ nhận công A < 0: hệ thực công Từ dấu A Q theo phương trình (2.14) xác định dấu Vì q trình thực hiên cơng truyền nhiệt lượng cách làm biến đổi nội nên chúng tương đương 23 2.3.2 Những vấn đề cần đặc biệt lưu ý mở rộng nguyên lí thứ nhiệt động lực học Một cách phát biểu nguyên lí thứ I NĐLH: “Sự biến thiên nội hệ tổng công nhiệt sinh trình biến đổi trạng thái hệ” (2.15) Trong cách phát biểu liên quan đến khái niệm nội trạng thái hệ nhiệt động Vậy:  Nội dạng lượng bên hệ, phụ thuộc vào trạng thái hệ Nội bao gồm tổng động chuyển động nhiệt phân tử cấu tạo nên hệ Do nội hàm nhiệt độ E = E(T)  Trạng thái hệ tổ hợp tính chất hệ mà ngun tố hệ có tính chất Một trạng thái mô tả thông số trạng thái: nhiệt độ (T), áp suất (p) thể tích (V) Nếu giữ nguyên hai ba tính chất vật tính chất khác giữ nguyên vật coi đồng tính  Trạng thái cân hệ nhiệt động mô tả thông số trạng thái xác định (p,V,T) Trong đó: (V) đại lượng cộng tính (cộng được) cịn (p) (T) đại lượng cường tính (khơng cộng được)  Phương trình trạng thái phương trình mơ tả trạng thái xác định vị trí cân (2.16) Trong phương trình (2.16) thơng số p, V T giá trị xác định Nguyên lí thứ I cho biết thay đổi trạng thái nội hệ nhiệt động thay đổi Nghĩa hệ chuyển từ trạng thái đầu (i) với thơng số đặc trưng (pi, Vi, Ti) đến trạng thái cuối (f) với (pf, Vf, Tf) 24 nội hệ biến đổi Nếu gọi lượng (i) Ei (f) Ef hệ chuyển từ (i) đến (f) thì: (2.17) Phương trình (2.17) cho thấy nội hệ nhiệt động phụ thuộc vào trạng thái hệ Kết hợp phương trình (2.15) (2.17) ta có: (2.18) Phương trình (2.18) biểu thức định lượng ngun lí thứ đồng thời định luật bảo toàn lượng áp dụng cho hệ nhiệt động [4] Như phương trình (2.18) cịn cho biết: Năng lượng biến đổi thành hai dạng lượng khác cơng (A) nhiệt (Q) q trình biến đổi hệ từ trạng thái (i) đến (f) Ý nghĩa sâu sắc vấn đề là: Công (A) nhiệt (Q) sinh tồn trình biến đổi trạng thái hệ Nghĩa đại lượng phụ thuộc vào trình biến đổi trạng thái hệ Do đó: Cơng (A) nhiệt (Q) hàm trình nhiệt động Trong phương trình (2.15) ta thấy có đại lượng cần tính tốn trạng thái nhiệt động biến đổi từ (i) đến (f) cho dù theo q trình nào, , A Q Trong chương trình Vật lí lớp 10 THPT (Chương “Cơ sở nhiệt động lực học” phần Nhiệt học) học sinh cần phải học ba trình nhiệt động là:  Định luật Boyle – Marriot ứng với q trình đẳng nhiệt Đó q trình mà hệ từ trạng thái (i) đến trạng thái (f) nhiệt độ (T) khơng đổi Phương trình mơ tả trình là: pV = RT = const  Định luật Sác- lơ ứng với q trình đẳng tích Đó q trình mà hệ từ trạng thái (i) đến trạng thái (f) thể tích (V) khơng đổi Phương trình mơ tả q trình là: 25  Định luật Gay-luy-xac ứng với trình đẳng áp Đó q trình mà hệ từ trạng thái (i) đến trạng thái (f) áp suất (p) không đổi Phương trình mơ tả q trình là: = const Có thể biểu diễn q trình nhiệt động giản đồ p - V hình 2.4: p p Q trình đẳng tích Q trình đẳng áp Quá trình đẳng nhiệt V V Hình 2.4 Các trình nhiệt động cần giảng dạy vật lí 10 O THPT Để tính đại lượng , A Q trình điều kiện bắt buộc phải biết thông số nhiệt động (p, V, T) Ví dụ: Muốn tính cơng A ta phải áp dụng phương trình tổng quát cho q trình bất kì: (2.19) A=∫ Và tính Q thường dựa vào phương trình: Q = m.c.(T2 – T1) (2.20) Ở c thường dùng nhiệt dung đẳng tích (Cv) Sử dụng hai phương trình (2.19) (2.20) kết hợp với phương trình (2.18) ta giá trị ∆E 2.3.3 Giải thích phương trình tính cơng (2.19) trình nhiệt động Cần lưu ý sử dụng phương trình tính cơng A = ∫ phương trình mà học sinh lớp 10 chưa có khái niệm tích phân Vì vậy, cần phải giải 26 thích cho học sinh biết mối quan hệ biểu thức với biểu thức tính cơng sách giáo khoa lớp 10 chương trình nâng cao Giả sử cần khảo sát q trình dãn nở khí xilanh hình 2.5a trình biểu diễn đồ thị hình 2.5b: p ⃗ M p S M n N V a b b Hình 2.5 Tính cơng q trình dãn nở khí Từ hình 2.5b khí dãn nở từ V1 đến V2 áp suất giảm từ p1 đến p2 q trình MN Chia q trình MN thành n q trình trung gian nhỏ Ví dụ từ đến 2, độ tăng thể tích ∆V nhỏ áp suất thay đổi từ đến Theo cơng thức tính cơng q trình đến là: ∆A1 = ∆V (2.21) Phương trình (2.21) có ý nghĩa: Cơng mà khối khí sinh dãn nở Nói khác đi: Chất khí bình nhận cơng (- ∆A1) Nếu q trình thay đổi áp suất vơ nhỏ từ đến cơng sinh vị trí là: ∆A2 = ∆V Trung bình cộng cơng hai vị trí là: 27 (2.22) V (2.23) diện tích hình thang (12V’’V’) Phương trình (2.23) cho thấy hình 2.5b Nếu trình 12 nhỏ coi đoạn cong 12 đoạn thẳng diện tích hình thang nói Chứng minh tương tự ta suy rằng: Nếu chia trình MN thành n trình nhỏ cơng hồn thành q trình MN tổng cơng q trình nhỏ từ đến n Nghĩa là: ∑ Nếu n tổng ∫ ∑ tiến đến giá trị ∫ ∫ (2.24) hay: (2.25) Chứng minh phương trình biểu thức tốn học (2.24) nằm chương trình nâng cao giảng dạy biểu thức tính cơng q trình nhiệt động học sử dụng phương trình (2.25) 2.3.4 Áp dụng biểu thức ngun lí I cho q trình nhiệt động Hãy tính đại lượng trình nhiệt động cần giảng dạy vật lí 10 THPT là: Q trình đẳng tích, đẳng nhiệt đẳng áp a Q trình đẳng tích Q trình đẳng tích q trình biến đổi trạng thái hệ thể tích khơng đổi (V = const) 28 Đồ thị mơ tả q trình đường i p i thẳng song song với trục tung giản đồ p – V (hình 2.6) f i V Vi = V f Hình 2.6 Quá trình đẳng tích Đối với 1mol khí đại lượng A, Q ∆E tính sau: ∫ (2.26) Từ phương trình (2.26) ta có: Q = mCv ∆T = Cv ∆T (2.27) ∆E = Q = Cv ∆T (2.28) Q = ∆E (2.29) Vậy: Nhận xét: Trong trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận làm tăng nội khối khí Các phương trình (2.26), (2.27) (2.28) cho thấy muốn tính đại lương ∆E , A Q cần phải biết thơng số (p, V, T) b Q trình đẳng áp: Quá trình đẳng áp trình pp p O i i f biến đổi trạng thái hệ áp suất không đổi (p = const) Đồ thị mơ tả q trình giản đồ p – V đường thẳng song song với trục hoành (hình 2.7) V Hình 2.7: Quá trình đẳng áp 29 V Các đại lượng A, Q ∆E tính được: ∫ ( (2.30) Q = mCp (T2 – T1) = Cv ∆T (2.31) ∆E = p (Vf – Vi) + Cv ∆T (2.32) Các phương trình (2.30), (2.31) (2.32) tính cho mol khối lượng khí Nhận xét: Trong trình đẳng áp, nhiệt lượng mà hệ nhận làm tăng nội hệ đồng thời phần lại biến thành cơng học c Q trình đẳng nhiệt: Quá trình đẳng nhiệt trình biến đổi trạng thái hệ nhiệt độ p không đổi (T = const) i i Q trình mơ tả giản đồ p – V đường hypecbol f (hình 2.8) f Các đại lượng cần tính trình A, Q ∆E hệ từ O V V Hình 2.8: Quá trình đẳng nhiệt trạng thái (i) đến trạng thái (f) là: ∫ Mà pV = RT = const nên p = ta có ∫ (2.33) Phương trình (2.33) kết tính cơng cho mol chất khí Q = mCv (T2 – T1) = Cv ∆T 30 (2.34) ∆E = RT ln + Cv ∆T (2.35) Nhận xét: Trong trình đẳng nhiệt, độ biến thiên nội hệ cơng mà khí sinh nhiệt nhận vào hệ 2.3.5 Ý nghĩa chất nguyên lí I nhiệt động lực học Nguyên lí I NĐLH có vai trị quan trọng việc giải thích tượng tự nhiên khoa học, kĩ thuật Nguyên lí I định luật bảo tồn chuyển hóa lượng Mọi q trình tự nhiên tuân theo nguyên lí I NĐLH có q trình diễn thực tế mà nguyên lí I chưa giải thích ví dụ như:  Khi ta đặt vật nóng lạnh tiếp xúc nhau, hệ chúng truyền nhiệt lượng cho Theo ngun lí I nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào, trình truyền nhiệt ngừng lại vật cân nhiệt Bên hệ có truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh từ vật lạnh sang vật nóng phù hợp.Tuy nhiên thực tế nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh  Một kim loại có nhiệt độ đầu khác nhau, sau khoảng thời gian truyền nhiệt kim loại có nhiệt độ đồng đều, tượng tuân theo nguyên lí I Ngược lại kim loại có nhiệt độ đồng sau khoảng thời gian khơng thể đầu nóng lên đầu lạnh Từ ví dụ ta thấy ngun lí I NĐLH cịn có số hạn chế như:  Ngun lí I khơng cho biết chiều diễn biến trình nhiệt động, mà thực tế nhiều trình diễn theo chiều  Nguyên lí I cho biết cơng nhiệt chuyển hóa lẫn Nếu sau trình biến đổi mà nội hệ khơng đổi ( Q = A nghĩa nhiệt biến hồn tồn thành cơng Nhưng thực tế cơng có 31 thể biến đổi hồn tồn thành nhiệt nhiệt khơng thể biến đổi hồn tồn thành cơng  Ngun lí I khơng đề cập đến chất lượng nguồn nhiệt Trong thực tế, chất lượng nguồn nhiệt vật có chất khác khác Vì vậy: Nếu sử dụng nguyên lí thứ NĐLH để giải thích nghiên cứu trình nhiệt động tự nhiên sống dẫn đến sai lầm chất nhiều khơng thể giải thích Cần nhớ rằng: nguyên lí thứ túy trình biến đổi dạng lượng, cịn q trình nhiệt động liên quan đến nhiều thông số đại lượng khác không nằm phạm trù chuyển hóa lượng hệ Nguyên lí thứ hai NĐLH bổ sung tất khiếm khuyết để kết hợp với nguyên lí I việc giải thích tượng tự nhiên ứng dụng chế tạo máy nhiệt phục vụ cho sống 32 KẾT LUẬN Khóa luận trình bày vắn tắt lịch sử mơn nhiệt động lực học tầm quan trọng sống Trình bày khái niệm kiến thức có liên quan đến ngun lí thứ I nhiệt động lực học để áp dụng cho nghiên cứu giảng dạy phần nhiệt học vật lí lớp 10 THPT Trình bày kiến thức mở rộng nâng cao đồng thời làm sâu sắc hiểu biết học sinh nguyên lí thứ I giảng dạy chương “Cơ sở nhiệt động lực học” vật lí 10 THPT chương trình nâng cao cho học sinh Áp dụng biểu thức nguyên lí thứ I để tính đại lượng A, Q cho q trình nhiệt động đẳng tích, đẳng nhiệt đẳng áp Những kiến thức trình bày khóa luận khơng giúp tơi tích lũy hiểu biết sâu sắc chuyên môn mà cịn giúp tơi nâng cao kiến thức cho q trình cơng tác giảng dạy vật lí sau tốt nghiệp 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt: [1] Phạm Kim Chung (2006), Bài giảng phương pháp dạy học vật lí trường trung học phổ thơng [2] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker (2000), Cơ sở vật lí, tập 3: Nhiệt học (Bản dịch Tiếng Việt), NXB Giáo dục [3] Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tư (2014), Vật lí 10 nâng cao, NXB Giáo dục [4] Nguyễn Huy Sinh (2009), Giáo trình Nhiệt học, NXB Giáo dục [5] Nguyễn Huy Sinh (2015), Giáo trình nhiệt động học vật lí phân tử, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội [6] Nguyễn Huy Sinh (2016), Giáo trình nhiệt động học ứng dụng, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Tài liệu Tiếng Anh: [7] Callen, H.B (1985), Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics Wiley 34 ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC MỞ RỘNG NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRONG GIẢNG DẠY VẬT LÝ 10 NÂNG CAO Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT... 1.2.2.Ứng dụng nhiệt động học sống CHƯƠNG II MỞ RỘNG NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC TRONG GIẢNG DẠY PHẦN NHIỆT HỌC, VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH NÂNG CAO Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 14 2.1 Vị... vấn đề cần mở rộng Nguyên lí thứ I nhiệt động học giảng dạy trường THPT (Phần Nhiệt học Vật lí 10, nâng cao) 2.3.1 Tóm tắt nội dung cần giảng dạy Nguyên lí I nhiệt động lực học vật lí 10 THPT Những