Các Nguyên Lí Của Nhiệt Động Lực Học

CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

A: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

I. Nguyên lí I nhiệt động lực học.

  Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.

\[\Delta \]U = A + Q

  Qui ước dấu :

DU> 0: nội năng tăng; DU< 0: nội năng giảm.

A> 0: hệ nhận công; A< 0: hệ thực hiện công.

Q> 0: hệ nhận nhiệt; Q< 0: hệ truyền nhiệt.

II. Nguyên lí II nhiệt động lực học.

1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch.(Đọc thêm)

2. Nguyên lí II nhiệt dộng lực học.

a) Cách phát biểu của Clau-di-út.

  Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn.

b) Cách phát biểu của Các-nô.

  Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.

B: BÀI TẬP MẪU

Hướng dẫn

A = - F.s = - 1J.

$\Delta U=Q+A=0,5J$

Bài 2: Một lượng khí ở áp suất 3.105Pa có thể tích 8 lít. Sau khi đun nóng đẳng áp khí nở ra và có thể tích 10 lít. Tính công khí thực hiện được. Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết trong khi đun nóng khí nhận được nhiệt lượng 1000J.

Hướng dẫn

a. $\Delta U=Q+A=400J$

b. $A=p.\Delta V=600J$

Hướng dẫn

Khi 1 kg  xăng cháy hết sẽ tỏa ra nhiệt lượng: 46.10⁶J.

$H=\frac{\left| A \right|}{Q}=0,2\Rightarrow \left| A \right|={{92.10}^{5}}J$

P = A / t = 2555,56 W

Hướng dẫn

$H=\frac{\left| A \right|}{Q}=\frac{\left| {{Q}_{1}}-{{Q}_{2}} \right|}{Q}=\frac{1}{9}\Rightarrow H=11%$

Hướng dẫn

A = F_c. s = 1 J $\Rightarrow $$\Delta U=Q+A=0,5J$

Hướng dẫn

 $A=p.\Delta V=4000J$ $\Rightarrow $ $\Delta U=Q-A\Rightarrow Q=52800J$

Hướng dẫn

A = p ( V₂ – V₁ ) = -50 J $\Rightarrow $V₂ = 7,5.10^-3 m³ $\Rightarrow $T₂ = 292K

Hướng dẫn

V không đổi \[\Rightarrow A=0\Rightarrow \Delta U=Q\]

 Vì quá trình đẳng tích ta có: T₂ = 1500K

$\Rightarrow $Q = $m.C.\Delta T$ = 12432J

Bài 9: Diện tích mặt pittông là 150cm2 nằm cách đáy của xilanh đoạn 30cm, khối lượng khí ở t = 250C, p = 105Pa. Khi nhận được năng lượng do 5g xăng bị đốt cháy tỏa ra, khí dãn nở ở áp suất không đổi, nhiệt độ của nó tăng thêm 500C. Tính công do khí thực hiện. . Hiệu suất của quá trình dãn khí là? Biết rằng chỉ có 10% năng lượng của xăng lá có ích, năng suất tỏa nhiệt của xăng là q = 4,4.107 J/kg. Coi khí là lý tưởng. Hướng dẫn giải:

Hướng dẫn

a.V₁ = S.h = 4,5.10^-3m³

Vì quá trình đẳng áp $\Rightarrow $V₂ = 5,3.10^-3m³

A = p.(V₂ – V₁) = 80J

     b.    Q₁ = 10%.Q = 10%q.m = 22.10³ J

  $H=\frac{A}{Q}={{3,6.10}^{3}}=0,36%$

Hướng dẫn

A = p.(V₂ – V₁) = 6400J

Với V₁ = S.h = 8.10^-3m³

Vì quá trình đẳng áp $\Rightarrow $V₂ = 0,016m³.

C: BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Công thức mô tả đúng nguyên lí I của nhiệt động lực học là

A. ΔU = A + Q.      

B. Q = ΔU + A

 C. ΔU = A – Q.      

D. Q = A - ΔU.

Câu 2: Trường hợp nội năng của vật bị biến đổi không phải do truyền nhiệt là

    A. chậu nước để ngoài nắng một lúc thì nóng lên.

    B. gió mùa đông bắc tràn về làm cho không khí lạnh đi.

    C. khi trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào nhau cho ấm lên.

    D. cho cơm nóng vào bát thì bưng bát cũng thấy nóng.

Câu 3: Phát biểu không đúng với nguyên lí I nhiệt động lực học là

A. Nhiệt lượng mà hệ nhận được sẽ chuyển hóa thành độ biến thiên nội năng của hệ và công mà hệ sinh ra.

B. Công mà hệ nhận được bằng tổng đại số của độ biến thiên nội năng của hệ với nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh.

C. Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng đại số nhiệt lượng và công mà hệ nhận được.

D. Nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh bằng tổng của công mà hệ sinh ra và độ biến thieen nội năng của hệ.

Câu 4: Biểu thức diễn tả đúng quá trình chất khí vừa nhận nhiệt vừa nhận công là:

1. ΔU = Q + A; Q > 0; A < 0.     
2.  B. ΔU = Q; Q > 0.
3. ΔU = Q + A; Q < 0; A > 0.     
4.  D. ΔU = Q + A; Q > 0; A > 0.

Câu 5: Công A và nhiệt lượng Q trái dấu với nhau trong trường hợp hệ

    A. tỏa nhiệt và nhận công.

    B. tỏa nhiệt và sinh công.

    C. nhận nhiệt và nhận công.

    D. nhận công và biến đổi đoạn nhiệt.

Câu 6: ΔU = 0 trong trường hợp hệ

    A. biến đổi theo chu trình.

    B. biến đổi đẳng tích.

    C. biến đổi đẳng áp

    D. biến đổi đoạn nhiệt.

Câu 7: ΔU = Q là hệ thức của nguyên lí I áp dụng cho

    A. quá trình đẳng áp.

    B. quá trình đẳng nhiệt.

    C. quá trình đẳng tích.

    D. cả ba quá trình nói trên.

Câu 8: Một viên đạn bằng chì khối lượng m, bay với vận tốc v = 195 m/s, va chạm mềm vào một quả cầu bằng chì cùng khối lượng m đang đứng yên. Nhiệt dung riêng của chì là c = 130 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của viên đạn và quả cầu bằng nhay. Coi nhiệt lượng truyền ra môi trường là không đáng kể. Độ tăng nhiệt độ của viên đạn và quả cầu là

    A. 146^oC.      B. 73^oC.

    C. 37^oC.      D. 14,6^oC.

Câu 9: Người ta cung cấp nhiệt lượng cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm và nội năng của chất khí tăng 0,5 J. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xilanh là 20 N. Nhiệt lượng đã cung cấp cho chất khí là

    A. 1,5 J.      B. 25 J.

    C. 40 J.      D. 100 J.

Câu 10: Công thức nào sau đây là công thức tổng quát của nguyên lý một nhiệt động lực học

A. DU=A+Q.          B. DU=Q.                C. DU=A.                D. A+Q=0.

Câu 11: Trong qúa trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức DU=A+Q phải có giá trị nào sau đây?

A. Q < 0 và A > 0.  B. Q > 0 và A> 0.              C. Q > 0 và A < 0.                     D. Q < 0 và A < 0.

Câu 12: Nguyên lý  hai nhiệt động lưc học là

A. Nhiệt có thể tự truyền nhiệt lượng từ một vật sang vật nóng hơn.

B. Nhiệt không thể tự truyền nhiệt lượng từ một vật sang vật nóng hơn.

C. Nhiệt lượng truyền trực tiếp từ vật nóng sang vật lạnh.

D. Nhiệt lượng truyền gián tiếp từ vật nóng sang vật lanh.

Câu 13: Về mùa hè, người ta có thể dùng máy điều hoà nhiệt độ để truyền nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời, mặc dù nhiệt độ ngoài trời cao hơn nhiệt độ trong phòng. Điều này có vi phạm nguyên lý hai không, vì sao?

A. Có vi pham, vì nhiệt không tự truyền được từ vật lạnh sang vật nóng hơn.

B. Không vi phạm, vì quạt gió trong máy điều hoà đã truyền nhiệt từ trong phòng ra ngoài.

C. Có vi phạm vì điều này là không tưởng.

D. Không vi phạm, vì nhiệt tự truyền ra ngoài trời được.

Câu 14: Trường hợp nào sau đây ứng với quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng?

A. DU= Q với Q >0 ;                   B. DU = Q + A với A > 0.

C. DU = Q + A với A < 0.            D. DU = Q với Q < 0.

Câu 15: Người ta cung cấp cho khí trong một xilanh nằm ngang nhiệt lượng 2 J. Khí nở ra đẩy  pit-tông đi một đoạn 5cm với một lực có độ lớn là 20N. Độ biến thiên nội năng của khí là:

          A. 1J.                      B. 0,5J.                                        C. 1,5J.                        D. 2J.

Câu 16: Người ta thực hiện công 100 J để nén khí trong một xilanh. Độ biến thiên nội năng của khí là bao nhiêu? nếu biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J.

A. 80J.                    B. 100J.                  C. 120J.                            D. 20J.

 

Câu 17: Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100J. Khí nở ra thực hiện công 70J đẩy pittông lên. Độ biến thiên nội năng của khí là

A. 20J.                    B. 30J.                               C. 40J.                               D. 50J..

Bài viết gợi ý: