Bài 33- CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC [GV: Ôn Trần Ngọc Vinh]

Câu 25: Mọi động cơ nhiệt, kể cả những động cơ nhiệt hiện đại nhất mà con người hy vọng có thể chế tạo ra được trong tương lai, cũng không thể chuyển hóa toàn bộ nhiệt lượng do nhiên l[r]

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

1

CHƯƠNG VI- CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

Bài 33- CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

I- NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (NLI NĐLH) 1 Phát biểu nguyên lí

Độ biến thiên nội hệ tổng công nhiệt lượng mà hệ nhận

Quy ước: Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng (người ta truyền nhiệt cho hệ), Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng;

A > 0: Hệ nhận công, A < 0: Hệ thực công; ΔU > 0: nội hệ tăng, ΔU < 0: nội hệ giảm 2 Vận dụng

Có thể dùng NLI NĐLH để tìm hiểu truyền chuyển hóa lượng q trình biến đổi trạng thái chất khí

II- NGUN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (NLII NĐLH) 1 Quá trình thuận nghịch khơng thuận nghịch a/ Q trình thuận nghịch

Kéo lắc khỏi vị trí cân thả ra, tác dụng trọng lực lắc dao động Nếu khơng có ma sát lắc chuyển động từ A sang B, từ B trở A… Quá trình trình thuận nghịch

b/ Quá trình khơng thuận nghịch

Một ấm nước nóng đặt ngồi khơng khí tự truyền nhiệt cho khơng khí nguội dần nhiệt độ nước nhiệt độ khơng khí Tuy nhiên, ấm nước khơng thể tự lấy lại nhiệt lượng truyền cho khơng khí để trở trạng thái ban đầu, điều không vi phạm định luật bảo tồn chuyển hóa lượng Người ta nói q trình truyền nhiệt một q trình khơng thuận nghịch

Nhiệt tự truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn, khơng thể tự truyền theo chiều ngược lại Muốn thực "quá trình ngược" phải dùng máy làm lạnh, nghĩa phải cần đến can thiệp từ bên ngồi

Một hịn đá rơi từ cao xuống Khi hịn đá chuyển hóa dần thành nội hịn đá khơng khí xung quanh, làm cho hịn đá khơng khí xung quanh nóng lên Trong q trình lượng bảo tồn Tuy nhiên, hịn đá khơng thể tự lấy lại nội khơng khí xung quanh để bay trở lại độ cao ban đầu, điều khơng vi phạm định luật bảo tồn chuyển hóa lượng Q trình chuyển hóa lượng q trình khơng thuận nghịch

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

2

Thực nghiệm cho thấy chuyển hóa hồn tồn thành nội nội khơng thể chuyển hóa hồn tồn thành Sự chuyển hóa nội cũng trình khơng thuận nghịch Trong tự nhiên có nhiều q trình xảy theo chiều xác định, xảy theo chiều ngược lại dù khơng vi phạm NLI NĐLH

2 Ngun lí II nhiệt động lực học a/ Cách phát biểu Clau-di-út

Nhiệt tự truyền từ vật sang vật nóng b/ Cách phát biểu Các-nô

Động nhiệt chuyển hóa tất nhiệt 3 Vận dụng

NLII NĐLH dùng để giải thích nhiều tượng đời sống kĩ thuật Ví dụ: có thể dùng NLII để giải thích ngun tắc cấu tạo hoạt động động nhiệt Mỗi động nhiệt phải có ba phận là:

▪ Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng;

▪ Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công gọi tác nhân các thiết bị phát động;

▪ Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng tác nhân tỏa

Nguyên tắc hoạt động động nhiệt: Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q1

cho phận phát động để phận chuyển hóa thành cơng A Theo ngun lý II thì phận phát động khơng thể chuyển hóa tất nhiệt lượng nhận thành công cơ học Do đó, cần có nguồn lạnh để nhận phần nhiệt lượng Q2 cịn lại, chưa chuyển

hóa thành cơng

Hiệu suất động nhiệt:

BÀI TẬP RÈN LUYỆN

Câu 1: đọc trả lời câu hỏi sau

Các hoạt động người nguyên nhân làm nhiệt độ Trái đất ngày tăng cao Tại thời điểm này, khu vực châu Á phải gồng chịu đựng thời tiết vơ khắc nghiệt nhiệt độ lên tới gần 50oC Nguyên nhân phát triển dân số công nghiệp với tốc độ cao, rừng lại bị chặt phá mức, lượng khí CO2 thải vào khí tăng tác động lớn đến q trình làm nóng lên tồn cầu người phải hứng chịu nhiệt nóng thập kỷ tới khơng có biện pháp bảo vệ môi trường a/ Nội Trái đất thay đổi vài thập niên qua?

b/ Theo em, tượng Trái đất nóng lên ảnh hưởng đến môi trường đời sống hàng ngày người?

𝐻 =|𝐴|

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

3

Câu 2: Người ta thực cơng 100 J để nén khí xilanh Tính độ biến thiên nội dung khí, biết khí truyền mơi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J

Câu 3: Người ta truyền cho khí xilanh nhiệt lượng 100 J Khí nở thực cơng 70 J đẩy pit-tơng lên Tính độ biến thiên nội khí

Câu 4: Nội khối khí xy lanh giảm 30 J khí thực cơng 50 J đẩy pit-tơng lên Hỏi khí nhận hay truyền nhiệt lượng ?

Câu 5: Một khối khí nhận nhiệt lượng 80 J Nội khồi khí giảm 20 J Hỏi trình khối khí thực cơng hay nhận cơng ? Vì ?

Câu 6: Người ta nén khí xi lanh với cơng có độ lớn 400 J Biết nội khí tăng thêm 70 J Hỏi q trình khí nhận hay tỏa nhiệt lượng ?

Câu 7: Người ta truyền cho khối khí xi-lanh nhiệt lượng 120 J Khí nở đẩy pit-tơng di chuyển Cơng khí thực q trình 20 J Nội khối khí tăng hay giảm jun ?

Câu 8: Người ta thực cơng 100 J để nén khí xilanh Nội khí tăng thêm hay giảm bớt lượng ? Biết khí truyền mơi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J

Câu 9: Người ta cung cấp cho khí xilanh nằm ngang nhiệt lượng 1,5 J Khí nở đẩy pit-tơng đoạn cm với lực có độ lớn 25 N Tính độ biến thiên nội khí Câu 10: Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho chất khí đựng xilanh đặt nằm ngang Chất khí nở ra, đẩy pit-tơng đoạn cm Tính độ biến thiên nội chất khí Biết lực ma sát pit-tơng xilanh có độ lớn 20 N

Câu 11: Khí xi lanh có nội giảm lượng 100J đồng thời truyền cho khí nhiệt lượng 50J

a/ Tìm cơng khối khí thực

b/ Khí thực cơng đẩy pít tơng đoạn 5cm, tìm lực đẩy khí ?

Câu 12: Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí xilanh hình trụ khí nở đẩy pit-tơng lên làm thể tích khí tăng thêm 0,50 m3 Tính độ biến thiên nội khí Biết áp suất khí 8.106 N/m2 coi áp suất không đổi trình khí thực cơng Câu 13: Một lượng khí lí tưởng chứa xilanh có pit-tơng chuyển động Các thông số trạng thái ban đầu khí 0,010 m3; 100 kPa ; 300 K Khí làm lạnh theo q trình đẳng áp tới thể tích cịn 0,006 m3

a/ Vẽ đường biểu diễn trình biến đổi trạng thái hệ tọa độ (p,V) b/ Xác định nhiệt độ cuối khí

c/ Tính cơng chất khí

Câu 14: Trong xi-lanh có khối khí lí tưởng có áp suất 1atm, thể tích 12 lít, nhiệt độ T1 Nung nóng đẳng áp khối khí đến nhiệt độ

7 T = T

6 Lấy 1atm = 105 Pa

a/ Tính thể tích khối khí xi-lanh nhiệt độ T2

b/ Tính cơng mà khối khí thực q trình nói

c/ Biết nhiệt lượng người ta cung cấp cho khối khí q trình 300 J Nội khối khí tăng hay giảm jun ?

Câu 15: Một khối khí lí tưởng tích 10 lít, nhiệt độ 270C, áp suất atm biến đổi qua trình:

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

4

a/ Vẽ đồ thị biểu diễn trình biến đổi hệ trục (V,T) b/ Tính nhiệt độ T2, T3

c/ Trong q trình biến đổi (1) - (2), khí nhận nhiệt lượng 6.103 J Hãy tính độ biến thiên nội khí q trình này, biết atm = 101 325 N/m2

Câu 16: Dù nhiệt độ khơng khí nóng làm mát dưa chuột cách bọc dưa vào khăn ướt đặt trước quạt máy chạy Điều có vi phạm ngun lí II NĐLH khơng ? Vì ?

Câu 17: Chứng minh đề sau cách phát biểu nguyên lí II NĐLN: “Không thể chế tạo động nhiệt hoạt động với nguồn nhiệt”

Câu 18: Vào mùa nóng, người ta dùng máy điều hoà nhiệt độ để truyền nhiệt từ phịng ngồi trời, dù nhiệt độ ngồi trời cao nhiệt độ phịng Hỏi điều có vi phạm nguyên lý II nhiệt động lực học không ? Tại ?

Câu 19: Tại đèn kéo quân ngừng quay ?

Vào dịp Tết Trung thu, thường chơi đèn kéo quân Đèn kéo quân coi động nhiệt Khi nến (hiện người ta thường thay nến bóng đèn điện dây tóc) thắp sáng “tán” đèn quay kéo theo “quân” treo vào tán đèn, tạo nên hình bóng sinh động giấy bọc đèn Tuy nhiên bỏ đèn vào hộp thủy tinh kín dù bóng đèn điện sáng, đèn quay thời gian ngắn ngừng lại không quay Hãy sử dụng nguyên lí NĐLH để giải thích tượng

Câu 20: Một máy nước giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 3,6.104 J truyền cho nguồn lạnh 3,2.104 J Tính hiệu suất máy

Câu 21: Tính hiệu suất động nhiệt lí tưởng thực công kJ đồng thời truyền cho nguồn lạnh nhiệt lượng 15 kJ

Câu 22: Tính hiệu suất động nhiệt biết sau nhận nhiệt lượng từ nguồn nóng thực công 6.104J đồng thời nhường cho nguồn lạnh nhiệt lượng 1,2.105 J

Câu 23: Một động nhiệt giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 83 kJ đồng thời truyền cho nguồn lạnh nhiệt lượng 38 kJ Tính hiệu suất động

Câu 24: Ngày 18/03/2014 báo Lao Động có đăng báo "TPHCM : Ra quân kêu gọi tắt máy xe dừng đèn đỏ 20 giây" nhằm bảo vệ môi trường sống người Bằng kiến thức học động nhiệt, giải thích cho người xung quanh hiểu chiến dịch Câu 25: Mọi động nhiệt, kể động nhiệt đại mà người hy vọng có thể chế tạo tương lai, khơng thể chuyển hóa tồn nhiệt lượng nhiên liệu bị đốt cháy tỏa thành công học mà phải tỏa phần nhiệt lượng vào khí Ngồi ra, động nhiệt cịn thải mơi trường khí độc việc đốt cháy nhiên liệu toả Nêu tác hại việc sử dụng động nhiệt người môi trường sống Câu 26: Hiện nay, vấn đề “Động nhiệt ô nhiễm môi trường” xã hội quan tâm nhiều tác hại Em nêu (ngắn gọn) phương pháp làm hạn chế cải thiện vấn đề

Câu 27: Con người động nhiệt hay khơng ? Vì ?

Câu 28: Bạn Yến muốn làm mát phịng cách đóng kín tất cửa phòng mở cánh cửa tủ lạnh đặt phịng Các em có tán thành với cách làm mát phịng khơng ? Vì ?