Chuong6

Häc sinh hiÓu s©u, n¾m ch¾c kh¸i niÖm néi n¨ng, nguyªn lý thø nhÊt cña nhiÖt ®éng lùc häc vËn dông vµo ®éng c¬ nhiÖt vµ gi¶i c¸c bµi tËp cã liªn quan.[r]

(1)

Ngày soạn : Ngày dạy :

Chơng VI : Cơ sở nhiệt động lực học

Tiết 54 : Nội thay đổi nội

<I> Mơc tiªu :

1 a) Phát biểu đợc định nghĩa nội nhiệt động lực học b) Chứng minh đợc nội phụ thuộc nhiệt độ thể tích c) Nêu đợc thí dụ cụ thể thực cơng truyền nhiệt

d) Viết đợc cơng thức tính nhiệt lợng mà vật thu vào hay toả ra, nêu đợc tên đơn vị đại lợng có mặt cơng thức

2 a) Giải thích đợc cách định tính số tợng đơn giản thay đổi nội

b) Vận dụng đợc cơng thức tính nhiệt lợng để giải tập tập tơng tự

<II> ChuÈn bÞ :

1 Giáo viên : Dụng cụ để làm thí nghiệm vẽ hình 28.1a c sgk Học sinh : Ôn lại 22, 23, 24, 25, 26 sách lý

<III> Tổ chức hoạt động dạy học :

1- Tỉ chøc: KiĨm tra sĩ số học sinh ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu Chia lớp thành nhóm tõ - HS

2- KiÓm tra bµi cị : 3- Bµi míi

Hoạt động : Đặt vấn đề vào

GV :

- Nội chiếm 80% lợng mà ngời sử dụng khai thác

- Ni nng ? Nội có vai trị nh đời sống kỹ thuật?

HS :

- Theo dõi lời giảng trả lời câu hái cña gv

Hoạt động : Giải vấn đề

GV :

- Ở lớp ta học nhiệt Vậy nhiệt gỡ ?

Nhiệt phụ thuộc vào yếu tè nµo ?

- Xét ví dụ h 28.1a, ta nhận thấy nhiệt độ đồng xu thay đồi nh ?

- Xét ví dụ h 28.1b, nội khí thay đổi nh ?

- Khi ta đổ nớc sôi ấm chậu nhôm, nhiệt độ nớc chậu thay đổi nh ?

HS :

I Nội năng.

1 Nội ?

- Tổng động phân tử cấu tạo nên vật gọi nội vật

- Nội : ký hiệu U, đơn vị Jun (J)

2 Chó ý.

Từ ta ý đến độ biến thiên nội U vật (phần nội mà vật nhận đợc hay trình trao đổi nhịêt)

II Các cách làm thay đổi nội năng.

1 Thùc hiƯn c«ng.

Trong q trình thực cơng, nội vật thay đổi Có chuyển hố từ dạng lợng khác sang nội

2 Trun nhiƯt.

a) Quá trình truyền nhiệt.

- Ni nng cũn cú thể biến đổi cách truyền nhiệt

(2)

F

h

2

h

h

nội từ vật sang vật khác b) NhiƯt lỵng.

Số đo độ biến thiên nội trình truyền nhiệt gọi nhiệt lợng : U = Q

Q = cmt = cm(t2- t1)

Hoạt động :Vận dụng kiến thức học củng cố , hớng dẫn hs học tập nh

GV :

- Nhắc lại phần in đậm cuối - Nêu câu hỏi 1, 2, 3, sgk

- Cho tập nhà 4, 5, 6, cho lớp - Đọc đọc thêm sgk, - Giờ sau học

HS :

- Trả lời câu hỏi thực đầy đủ yêu cầu giáo viờn

Tiết 55 + 56 : cácnguyên lý nhiệt động lực học

1 a) Phát biểu viết đợc biểu thức nguyên lý thứ nhiệt động lực học (NĐLH); nêu đợc tên đơn vị qui ớc dấu đại lợng biểu thức

b) Lập đợc biểu thức tính cơng khí lý tởng áp suất thay đổi không đáng kể

2 a) Vận dụng đợc nguyên lý thứ NĐLH vào đẳng trình để viết nêu ý nghĩa vật lý biểu thức nguyên lý cho trình

b) Vận dụng đợc nguyên lý thứ NĐLH để giải tập tập tơng tự

c) Phát biểu nguyên lý thứ hai NĐLH

<II> Chuẩn bị :

1 Giáo viên : Nhắc học sinh ôn : Sự bảo toàn lợng tợng nhiệt ( 28 , vËt lý 8)

1- Tỉ chøc: KiĨm tra sĩ số học sinh ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu Chia lớp thành nhãm tõ - HS

2- Kiểm tra cũ : Nội ? Nội có cách biến đổi ? 3- Bài

Hoạt động : Đặt vấn đề vào

GV :

- Các nguyên lý NĐLH giải thích đợc chế vi mơ tợng nhiệt

Bài học hôm ta xét cụ thể nguyên lý

HS :

- Theo dõi lời giảng trả lời c©u hái cđa gv

Hoạt động : Giải vấn đề

GV :

- Áp dụng qui ớc dấu : vật toả nhiệt môi trờng nguội đi? - Nếu vật thu nhiệt lợng để tăng nội

HS :

I Nguyªn lý thø nhÊt cđa N§LH.

Độ biến thiênnội vật tổng công nhiệt lợng mà vật nhận đợc :

66

o V

P

p

vËt

Q<0

(3)

0 p

năng ? Ví dụ :

Q = 1,5J l = 5cm = 0,05m F = 20N U = ?

Gi¶i :

Cơng mà chất khí nhận đợc : A = F.l = 20.0,05 = 1J

Theo nguyªn lý I cđa N§LH ta cã

U = Q + A = 1,5 - = 0,5 J

Cho chÊt khÝ chuyển từ trạng thái (p1, V1, T1) sang trạng th¸i2

(p2, V2, T2) ta chøng minh r»ng :

U = Q TiÕt

Quá trình đẳng tích.

A = U = Q Quá trình đẳng áp.

U = A + Q Quá trình đẳng nhiệt

U = Q + A =

U = A + Q

+ Q < Vật truyền n lợng cho vật khác + Q > Vật nhận nhiệt lợng từ vật khác + A > Vật nhận công tõ c¸c vËt kh¸c

+ A < Vật thực công lên vật khác

II áp dụng nguyên lý thứ NĐLH cho khÝ lý tëng.

1 BiĨu thøc tÝnh c«ng cđa khÝ lý tëng.

A’ = F.h = pS.h = pS(h2 - h1)

= p( V2 - V1) = pV

Theo qui íc vỊ dÊu th× A = - A’

*************************

2 p dụng nguyên lý thứ NĐLH cho

các q trình biến đổi khí lý tởng.

a) Q trình đẳng tích.

A = U = Q chất khí nhận nhiệt Q > Nhiệt lợng mà chất khí nhận đợc dùng làm tăng nội

b) Quá trình đẳng áp.

Chất khí thu nhiệt lợng ( Q < 0)để thực công ( A < ) U = A + Q

c) Quá trình đẳng nhiệt

Nội khí khơng đổi (U = 0), khí thu nhiệt lợng Q > 0) để thực công ( A < 0) Q + A = 0

d) Chu tr×nh

Chu trình trình khép kín

lớn cơng thực chu trình độ lớn diện tích gạch chéo hình

III Nguyên lý thứ hai NĐLH.

1.Ví dụ :

Một ấm nứơc nóng đặt khơng khí tự truyền nhiệt cho khơng khí nguội dần đi, ấm khơng tự lấy nhiệt khơng khí để nóng lên

2 Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học.

NhiƯt kh«ng tù trun tõ vËt lạnh sang vật nóng

Hot ng :Vận dụng kiến thức học củng cố , hớng dẫn hs học tập nhà

GV :

- Nhắc lại phần in đậm cuối - Nêu câu hỏi 1, 2, sgk

HS :

- Trả lời câu hỏi thực đầy đủ 67

V V

V (2)

(1)



o

V1 V2 V P

p

V

V1 V2 p

0

V1 V2 V (1)

(2) (1)

(2) (4)

(4)

- Cho tập nhà 4, 5, 6, cho lớp - Đọc đọc thêm sgk, - Giờ sau học mi

các yêu cầu giáo viên

Tit 57 : Nguyên tắc hoạt động động nhiệt

1 a) Mơ tả đợc ngun tắc hoạt động động nhiệt

b) Nêu đợc tên chức phận động nhiệt

c) Viết đợc công thức tính hiệu suất hiệu suất lý tởng động nhiệt a) Giải đợc tập hiệu suất động nhiệt tập đơn giản

b) Vận dụng đợc nguyên lý thứ NĐLH để giải thích hoạt động động nhiệt

<II> ChuÈn bÞ :

1 Giáo viên : - Mơ hình loại động nhiệt (máy nớc, động nổ, tua bin ) có

- Vẽ bảng nhỏ giấy khổ lớn hình 30.3a, 30.3b sgk Học sinh : Ôn lại 28, 29 sách lý

1- Tỉ chøc: KiĨm tra sÜ sè cđa häc sinh ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu Chia líp thµnh tõng nhãm tõ - HS

2- Kiểm tra cũ : Phát biĨu vµ viÕt biĨu thøc cđa ng lý thø nhÊt NĐLH 3- Bài

Hot ng : Đặt vấn đề vào

GV :

- Động nhiệt đợc ngời phát minh vào cuối kỷ 19, ngày có nhiều ứng dụng kỹ thuật đời sống Chúng ta nghiên cứu số nguyên tắc loại động

HS :

- Theo dâi lêi giảng trả lời câu hỏi gv

Hot động : Giải vấn đề

GV : HS :

I Nguyên tắc hoạt động

1 Định nghĩa.sgk

- Ban u, ng có lợng khí gọi tác nhân sinh cụng (1)

- Cho tác nhân tiếp xúc với nguồn nóng, nóng lên, giÃn nở chuyển sang trạng thái (2) U1 = U2- U1 = Q1 - A1

- Dïng ngo¹i lùc nÐn pít tông vị trí cũ, chất khí chuyển từ trạng thái (2) (1)

U21 = U1- U2 = - Q2 - A2

Ta cã : Q1 - Q2 = A1 - A2

A1 - A2 = A độ lớn cơng có ích mà

(5)

P = 100kw m = 50 kg/h

T1 = 3000C = 5730K

T2 = 1000C = 3730K

q = 30.106J/kg H = ?

Hmax ?

II nguyên tắc cấu tạo.

Ba b phn động nhiệt :

Nguồn nóng, cung cấp nhiệt lợng cho tác nhân để tăng nhiệt độ

Bộ phận phát động, tác nhân giãn nở sinh cơng

Nguồn lạnh, nhận nhiệt lợng nguồn lạnh sinh để giảm nhiệt độ

III> HiÖu suÊt.

1 C«ng thøc tÝnh hiƯu st.

1 1 2 1 Q A Q Q Q

H   H<100%

NhiƯt lỵng ngn nóng cung cấp hoàn toàn biến thành công học

2 Nguyên tắc nâng cao hiệu suất.

1 2 1 T T T

H 

1 2 1 T T T

H  gọi hiệu suất động nhiệt lý tởng

Mn n©ng cao hiƯu st : + Nâng cao T1

+ Hạ thÊp T2

Các động nhiệt thơng thờng có H  30% Bài tập thí dụ :

1 HiƯu st cđa tua bin h¬i níc :

% 24 24 , 50 10 30 3600 10         mq Pt Q A H

2 Hiệu suất động lý tởng làm việc với hai nhiệt độ cho

0,35 35%

573 373 573

max  

    T T T H

Hoạt động :Vận dụng kiến thức học củng cố , hớng dẫn hs học tập nhà

GV :

- Nhắc lại phần in đậm cuối - Nêu câu hỏi 1, 2, 3, sgk

- Cho tập nhà 4, 5, 6, cho lớp - Đọc đọc thêm sgk

- Giờ sau chữa tập

HS :

- Trả lời câu hỏi thực đầy đủ yờu cu ca giỏo viờn

Tiết 58 : Bài tập

1 Học sinh hiểu sâu, nắm khái niệm nội năng, nguyên lý thứ nhiệt động lực học vận dụng vào động nhiệt giải tập có liên quan Vận dụng đợc cơng thức tính nhiệt lợng để giải tập tập tơng tự

<II> Chuẩn bị :

(6)

2 Häc sinh : Lµm bµi tËp nhà theo yêu cầu giáo viên

1- Tỉ chøc: KiĨm tra sÜ sè cđa häc sinh ghi tên HS vắng mặt vào sổ đầu Chia líp thµnh tõng nhãm tõ - HS

2- Kiểm tra cũ : Nhắc lại công thức, khái niệm có liên quan + Nguyên lý I NĐLH U = A + Q

Q trình đẳng tích A = U = Q Quá trình đẳng áp U = A + Q Quá trình đẳng nhiệt U = Q + A = + Động nhiệt

1 1

2 1

Q A Q

Q Q

H  

1 2 1

T T T

3- Chữa tập

GV :

Bµi tËp (171)

m1 = 0,5kg m2 = 0,118kg

t1 = 200C t2 = 750C

m3 = 0,2kg tcuèi =?

cAl = 0,92.103J/kg.K

cníc = 4,19.103J/kg.K

csắt = 0,46.103/kg.K

Bài tập (178)

Q = 6.106J V = 0,50m3

p = 8.106N/m2 U = ?

Bµi tËp (178)

p = 3.105N/m2

V1 = 8l = 8.10-3m3

V2 = 10l = 10.10-3m3

Q = 1000J A = ?; U = ?

Bµi tËp (182)

P = 17,6kw m = 8,1kg/h T1 = 2000C

T2 = 580C

q = 3,6.107 J/ kg

H = ? Hmax =?

HS :

Nhiệt lợng bình nhôm nớc thu vµo : Qthu = Q1 + Q2 = ( m1c1 + m2c2) t1

= ( 0,5 0,92.103J +0,118 4,19.103J)(t - 20)

Nhiệt lợng sắt toả :

Q to¶ = Q3 = m3c3t3 = 0,2 0,46.103(75 - t )

Khi có cân nhiệt : Qthu = Q toả

Ta tính đợc t = 250C

Ta tÝnh c«ng khÝ gi·n në :

A = p.V = 8.106 0,50 = 4.106J

Độ biến thiên nội khí :

U = Q - A = 6.106 - 4.106 = 2.106 J

a) TÝnh c«ng khÝ thùc hiÖn :

A = p.V = 3.105 (10 - 8)10-3 = 0,6.103J

b) Tính độ biến thiên nội khí là: U = Q - A =103 - 0,6.103 = 400J

Công có ích động :

A = P.t = 14,7.103.3600 = 5,29.107J

Công toàn phần :

Q1 = mq = 8,1.3,6.107 = 29,16.107 J

HiƯu st thùc lµ :

H = 100% 18% 10

16 , 29

10 29 ,

7

1

 

Q A

HiƯu st lý tëng lµ :

H = 100% 30% 58

58 200

 

1 2 1

T T T

(7)

PhiÕu sè Mét máy nớc giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lợng 5,2.104J

truyền cho nguồn lạnh 3,2.104J.Tính

hiƯu st cđa m¸y

PhiÕu sè

Nhiệt độ nguồn khí nóng vào tua bin động phản lực 5000C,

khái tua bin lµ 500C

Tính hiệu suất lí tởng động