CHUONG 6: CƠ SỞ CUA NHIET DONG LUC HOC Dạng 1: Bài toán nhiệt lượng Câu 1: Nhiệt lượng cân cung câp: Q = mcAt =0,5.0,2.10”.(50— 20) =13800(J) Chọn A Câu 2: Gọi t nhiệt độ lúc can băng nhiệt Nhiệt lượng sắt toả cn bang: Q, =m,c, (75—t) =92(75-t) Nhiệt lượng nhôm nước thu vào cân nhiệt: Q, =M,,C,, (t -— 20) = 460(t — 20) (J) Q, =m,c, (t—20) = 493, 24(t —20)(J) Ap dung phuong trinh can bang nhiét: Q,, =Q,, 92(75—t) = 460(t —20) + 493, 24(t — 20) = 92(75—t) =953, 24(t—20) Giai ta duoc t 24,8°C Cau 3: Nhiét luong toa cua miéng kim loai can bang nhiét 1a: Q, =m,c, (100— 21,5) =15,072c, (J) Nhiệt lượng thu vào đồng thau nước cân nhiệt là: Q; =m,c„(21,5—8,4) = 214.6304(J) Q, =m,ec, (21,5—8,4)=11499,18(1) Áp dụng phương trình cân băng nhiệt: Q_ =Q, 15,072c, =214,6304+11499,18 Giải ta c, ='777,21]/kgK Câu 4: Nhiệt lượng miếng nhôm tỏa ra: Q, =m,c,(142—42) Nhiệt lượng nước thu vào: Q, =m,c, (42— 20) Theo phương trình cân nhiệt: Q, =Q, => m,c, (142 — 42) =m,c, (42 — 20) m, _ m,c,.100 =0 = “22 4200 1k (J) Câu 5: Gọi t nhiệt độ có cân băng nhiệt t Nhiệt lượng thìa đồng tỏa ra: Q, = m,c, (t, —t) Nhiệt lượng cốc nhôm thu vào: Q, =m,c;.(t—t;) Nhiệt lượng nước thu vào: Q, =m,c, (t—t;) Theo phương trình cân băng nhiệt, ta cd: Q, =Q, +Q, om,c, ' u(t (t, -t)=m,c, ) ° Thay số, ta được: t= Câu 6: a (t—t,)+m,c,(t—t,)>t= 2) ° lì m,.c,.t, +m,.c,.t, +m,.c,.t, ») m,.c, +m,.c, 0,08.380 100 + 0, 12.880.24 + 0,4.4190.24 +M,.C, =25,28°C 0,08.380+0,12.880+0,4.4190 Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế nước thu vào đề tăng nhiệt độ từ 25°C lên 30°C: Q„; =(m,.c, +m,.c;).(t—t;) Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa là: Q, =m, €.(t; — t) Theo phương trình cân băng nhiệt, ta c6: Q,, =Q, = (m,.c, +m,.c,).(t—t,) =m,.c,.(t, -t) 0, = (m,.c, +m,.c; ).(t— t,) _ (0.1.380+0,375.4200)(30— 25) _ 336 m, (t; — t) 0,4(90—30) Vậy c =336 J/kg.K Dạng 2: Bài tập nguyên lí I nhiệt động lực học 1-D 2-B 3-C 4-D 5-A 6-A 7-C 8-C 9-C 10-A HUONG DAN GIAI Cau 1: Nhiét khong thé tu truyén vật có nhiệt độ Câu 2: Khí không sinh công (A = 0) nhả nhiệt (Q > 0) Câu 3: Khí có AU = Q Cau 4: AU =Q+ A = tức công A = nên q trình đắng tích -400 + 1000 = 600 (J) Cau 5: AU =Q+A=Q-F.s = 1,5 - 20.0,05 = 0,5 (J) Câu 6: Số đo cơng mà khí sinh đo diện tích hình tạo hai đường đăng tích qua trạng thái 2, trục hoành OV đường cong biểu diễn biến đổi trạng thái Rõ ràng chất khí biên đổi theo q trình đăng tích rơi đăng áp diện tích hình lớn nhât Câu 7: AU =Q+A => Q=AU-A =1280—(-0,02.2.10°) = 5280(J) Câu 8: Theo định nghĩa nội vật tổng động chuyển động nhiệt phân tử tương tác (phụ thuộc vào khoảng cách) chúng nên nội phụ thuộc vào nhiệt độ thê tích vật Câu 9: AU=Q+A =2-10.0,05 =1,5(1) Cau 10: Q=0=> AU = A Khí dãn nở nên thể tích tăng, khí thực công nên A > Cau 11: a Trong qua trinh dang tich thi: bị _ Po áp suất tăng lần nhiệt độ tăng lần, vậy: T, =2T, =2.(20+273)= 586K, suy t, =313°C b Theo nguyên lý Ithì: AU=A+Q Do q trình đăng tích nên A = Vậy AU=Q= mec(t; —t,)= 72081 Câu 12: Tính cơng khí thực được: A =p(V; — V,) = p.AV Với: p=2.10'(N/m’) AV=V,—V,=2(/)=2.10(m°) Suy ra: A = 2.10.2.10” = 401 Vì khí nhận nhiệt lượng (Q > 0) thực công nên: A = -40 J Độ biến thiên nội năng: Áp dụng nguyên lý INĐLH: AU=Q+A Với Q = 1001 A = - 40J Suy ra: AU =I00— 40 = 60J Câu 13: Trong trình đăng áp, ta có: = => — V,= 1 NY, = = 13, 96lit - Cơng khí thực là: A = p.AV = p.(V, — V,) = 2.10°.(13,96—10).10° =792J Câu 14: Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: PLY, — P›TTV; — Pa V¿ TT— Pị Ý, - V,) Nên: An TLĐỊYL=*p(V, >~———.p(V,—V,)= TT T,—T, Vay: A= P(r, p(V,=V) ĐịYi (p=P, =P:) T,—T T, (1-7) —T,), dé: T, = 300K, T, = 360K, p= 100N/m’,V, = 4m°* Do do: A= 100.4(360—300) 300 =80J Dạng 3: Bài toán động nhiệt máy lạnh 1-A 2-B 3-C 4-A 5-A HUONG DAN GIAI Câu 1: Thực tế máy lạnh không làm việc liên tục Khi buồng lạnh đạt đến nhiệt độ định chế điều nhiệt tự động ngắt mạch điện Sau nhiệt truyền từ môi trường vào nên nhiệt độ bng lạnh tăng lên, lúc chế điều nhiệt lại đóng mạch điện máy lạnh chạy lại Khi áp dụng cơng thức cho máy lạnh: Ee = ™ T, T-T, Lại có: g = = -5+273 (45+273)—-(-5+273) Qs _Q P4 =5,36 => Q, =s.P.t=5, 36.85.=.3600 = 546720J , Câu 2: Hiệu suât động nhiệt lí tưởng là: H, T -T =———^= T 227 +273)—(274+273 ) 227+ 273 ) =0,4=40% T-T, (227+273)—(274+273 Câu 3: Hiệu suât động nhiệt lí tưởng là: H,, =———*= ( )-{ ) = 0,4 = 40% 1, 227+273 Công thực giờ: A =P.t = 3.107.6.3600=6,48.10J Tir H,,, -A Q, 9, - A H _ 0.4810 0,4 max 16 105 Nhiệt luong ta cho nguén lanh: Q, =Q, Le ẻ Khôi lượng ong xăng ¬ xăng cân ding g ` Q —-A =16,2.10° —6,48.10° =9,72.10°J 9,72.10° 1a: m = —*a = ——— 4410 = 22, 1(k (kg) T,-T, _ (217+273)—(67 +273) Cau 4: Hiéu suat cuc dai: H, = TO 217+273 = 0,31= 32% : Hiệu suât thực máy là: H = H, = 0,186 Nhiệt lượng Q¡ máy thu vào thời gian từ việc đốt cháy 720 kg than: Q, = mq =720.31.10° = 2, 232.10'°J Từ công thức: H= > => A=HQ, =0,186.2, 232.10" = 4,15.10”J Công suất máy: P= A_4$1310 _ 1152,8kW t 3600 Câu 5: Nhiệt lượng lây từ nước nước đá nhiệt lượng cung cấp cho 300 g nude da -3°C bién thành nước 10°C Nhiệt lượng cần thiết để nhiệt độ nước đá thay đổi tử - 3°C đến 0°C là: Q,=mec,.(t; —t,)=0,3.2,1.10|0—(—3) |=1,89.10°J Nhiệt lượng cần thiết để nước đá 0°C tan hoàn toàn thành nước: Q, =mA =0,3.330.10° =99.10°J Nhiét luong cần thiết để nước 0°C tăng lên đến 10°C: Q, =me,.(t, —t,)=0,3.4, 2.10°.(10—0) =12,6.10°J Hiệu thực máy lạnh: Q,+Q,+Q, (189+99+12,6).10 = 28,37.10°J => A —Q € € Câu 6: Hiệu suất động cơ: H= Tah _ 372984 _ 0,2 = 20% T, 373 A Suy ra, nhiệt lượng mà động nhận từ ngn nóng là: Q, = Ta 10K] Nhiệt lượng mà động truyền cho nguôn lạnh: Q, =Q,— A =8k] Câu 7: Nhiệt độ nguồn nóng đề có hiệu suất 25% H'=1 2>T'= A `" Ạ + =-2 +“ =308K =t=T,'~273=1259C I-H' I-0,25 Lo qs Cầu 8: Hiệu suât cực đại máy là: H,,,, = T-T T =0,32 `" , k 2 eas Hiệu suât thực máy 1a: H = Huy = —.0,32 =0,21 Công máy thực 5h: A = P.t Nhiệt lượng mà nguồn nóng máy nhận là: Q, = = =2,14.19°J Khối lượng than cần sử dụng 5h là: m= Q = 62, 9kg q Câu 9: Hiệu suât cực đại: H, = T,-T, _ (273+540)—(273+ 24) 273+540 Lại có: H= ~ = 0,63 = 63% nên công cực đại: A =H,,,,,-Q, =0,63.10’ =6,3.10°J Câu 10: Hiéu suat li tưởng: —T.~T, (200+273)-(58+273) T Hy, 200 + 273 , Hiệu suât thực động cơ: H= 2H A Pt Pt Mat khac: H=— =— > Q, = — , H max =0,3=30% =0,2 20.10°.4.3600 0,2 Khối lượng than cần dùng là: m= Si „E44 “ q 34.10 =1,44.10°J = 42,4(kg) ... = 3 .107 .6. 360 0 =6, 48.10J Tir H,,, -A Q, 9, - A H _ 0.4 810 0,4 max 16 105 Nhiệt luong ta cho nguén lanh: Q, =Q, Le ẻ Khôi lượng ong xăng ¬ xăng cân ding g ` Q —-A = 16, 2 .10? ? ? ?6, 48 .10? ? =9,72 .10? ?J... =0,3.330 .10? ? =99 .10? ?J Nhiét luong cần thiết để nước 0°C tăng lên đến 10? ?C: Q, =me,.(t, —t,)=0,3.4, 2 .10? ?. (10? ??0) =12 ,6 .10? ?J Hiệu thực máy lạnh: Q,+Q,+Q, (189+99+12 ,6) .10 = 28,37 .10? ?J => A —Q € € Câu 6: ... dụng 5h là: m= Q = 62 , 9kg q Câu 9: Hiệu suât cực đại: H, = T,-T, _ (273+540)—(273+ 24) 273+540 Lại có: H= ~ = 0 ,63 = 63 % nên công cực đại: A =H,,,,,-Q, =0 ,63 .10? ?? =6, 3 .10? ?J Câu 10: Hiéu suat li