Bài 33. Các nguyên lí của nhiệt động lực học

Bộ Giáo dục và Đào tạo - Dự án Phát triển Giáo dục THPT
Mở bài
Mở bài: Mở bài
Có những cách nào làm thay đổi nội năng của vật? Trong các trường hợp trên, những quá trình nào làm thay đổi nội năng của vật? I. NL I NĐLH
1. Phát biểu: Phát biểu
Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. Latex(DeltaU = A + Q) Quy ước dấu: Quy ước dấu
C1: C1
Xác định dấu của các đại lượng trong hệ thức của nguyên lý I NĐLH cho quá trình vật thu nhiệt lượng để tăng nội năng và thực hiện công.
A/ Q > 0; A > 0; latex(DeltaU) > 0
B/ Q < 0; A > 0; latex(DeltaU) < 0
C/ Q > 0; A < 0; latex(DeltaU) > 0
D/ Q < 0; A < 0; latex(DeltaU) < 0
C2: C2
Ghép các câu ở hai cột để được các quá trình đúng.
latex(DeltaU = Q) khi Q > 0
latex(DeltaU = Q) khi Q < 0
latex(DeltaU = A) khi A > 0
latex(DeltaU = A) khi A < 0
latex(DeltaU = Q + A) khi Q > 0 và A < 0
latex(DeltaU = Q + A) khi Q > 0 và A > 0
Bài tập ví dụ: Bài tập ví dụ
Tính độ biến thiên nội năng của khí? Tóm tắt: Q = 1,5 J; latex(Deltal = 0,05 m); F = 2 N => Latex(DeltaU = ?) Bài giải: Công mà chất khí thực hiện có độ lớn là: A = F.latex(Deltal) = 2.0,05 = 0,1 (J) Vì khí nhận nhiệt vì thực hiện công (A < 0), nên theo nguyên lý I NĐLH, ta có: Latex(DeltaU = Q + A) = 1,5 - 0,1 = 1,4 (J) 2. Vận dụng: 2. Vận dụng
Quá trình đẳng tích: Quá trình đẳng tích
Hãy chứng minh rằng: latex(DeltaU = Q) Vì thể tích của chất khí không thay đổi (latex(DeltaV = 0)) nên A = 0. Khi đó, hệ thức của nguyên lí I NĐLH có dạng: latex(DeltaU = Q + A = Q) Quá trình đẳng áp: Quá trình đẳng áp
Hãy xác định hệ thức của nguyên lý I NĐLH. Trong quá trình này, latex(DeltaV != 0) nên latex(A !=0). Đây là quá trình sinh công nên A < 0. Vậy hệ thức của nguyên lý I NĐLH có dạng: Q = latex(DeltaU + A) Với A = Latex(-p(V_2 - V_1)) Quá trình đẳng nhiệt: Quá trình đẳng nhiệt
Hãy xác định hệ thức của nguyên lý I NĐLH. Vì nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ nên trong quá trình đẳng nhiệt latex(DeltaU = 0). Đây là quá trình sinh công nên A < 0. Vậy hệ thức của nguyên lý I NĐLH có dạng: Q = latex(DeltaU + A = A) Với A = Latex(-p(V_2 - V_1)) Bài tập vận dụng: Bài tập vận dụng
Có 1,4 mol chất khí lí tưởng ở nhiệt độ 350 K, nhiệt lượng cung cấp cho khí trong quá trình này là 1000J. Sau đó khí được làm lạnh đẳng tích đến nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu và cuối cùng khí được đưa về trạng thái ban đầu bằng quá trình nén đẳng nhiệt. a/ Vẽ đồ thị của chu trình đã cho trong hệ toạ độ p - V. b/ Tính công mà khí thực hiện trong quá trình đẳng áp. c/ Tính độ biến thiên nội năng của khí ở mỗi quá trình của chu trình. d/ Tính nhiệt lượng mà khí nhận được trong quá trình đẳng tích. II. NL II NĐLH
1. QTTN và QTKTN: 1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch
QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH Con lắc đơn: Con lắc đơn
QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH Cốc nước nóng: Cốc nước nóng
QUÁ TRÌNH KHÔNG THUẬN NGHỊCH 2. NL II NĐLH: 2. Nguyên lý II nhiệt động lực học
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC PB của Clau-di-út: Phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật khác nóng hơn. C3: C3
Người ta có thể dùng tủ lạnh để truyền nhiệt từ nước trong cốc ra ngoài trời, mặc dù nhiệt độ ngoài trời cao hơn nước trong cốc. Điều này có vi phạm nguyên lý II NĐLH không? Tại sao? SĐNL máy lạnh: Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh
NTHĐ máy lạnh: Nguyên tắc hoạt động của máy lạnh
PB của Các-nô: Phát biểu của Các-nô
Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. C4: C4
Hãy chứng minh rằng, cách phát biểu trên không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. 3. Vận dụng: 3. Vận dụng
VẬN DỤNG SĐNL đ/cơ nhiệt: Sơ đồ nguyên lý của động cơ nhiệt
NTHĐ đ/cơ nhiệt: Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt
III. Vận dụng
Bài 1: Bài 1
Lấy 2,5 mol một khí lý tưởng ở nhiệt độ 300 độ K. Nung nóng đẳng áp lượng khí này cho đến khi thể tích của nó bằng 1,5 lần thể tích ban đầu. Năng lượng cung cấp cho khí trong quá trình này là 11,04kJ. Công mà khí thực hiện và độ tăng nội năng của khí là:
A. 3,12kJ; 7,92kJ.
B. 3,92kJ; 7,12kJ
C. 4,42kJ; 6,28kJ
D. 5,02kJ; 7,92kJ
Bài 2: Bài 2
Chuyển động nào dưới đây không cần đến sự biến đổi nhiệt lượng sang công?
A. Chuyển động quay của đèn kéo quân.
B. Sự bật lên của nắp ấm nước khi nước trong ấm đang sôi.
C. Bè trôi theo dòng sông.
D. Sự bay lên của khí cầu nhờ đốt nóng khí bên trong của khí cầu.
Kết luận
Kết luận: Kết luận

- Nguyên lí I NĐLH: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. latex(DeltaU) = ||A + Q|| Quy ước về dấu: Q > 0 : ||Vật nhận nhiệt lượng||; Q 0 : ||Vật truyền nhiệt lượng||; A > 0 : ||Vật nhận công||; A 0 : ||Vật thực hiện công||; - Nguyên lí II NĐLH: Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang ||vật nóng hơn||. - Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành ||công cơ học||. < <