Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 8: Chủ đề 2

Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 8: Chủ đề 2 trang bị cho người học kiến thức về nguyên lý nhiệt động lực học. Nội dung bài giảng giúp học sinh hiểu và làm được các dạng toán như: Tính toán các đại lượng liên quan đến công, nhiệt và độ biến thiên nội năng; bài toán về hiệu suất động cơ nhiệt. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 8: Chủ đề 2 - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com 39 CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC A. Các dạng bài tập và phương pháp giảiDạng 1: Tính toán các đại lượng liên quan đến công, nhiệt và độ biến thiên nội năng Áp dụng nguyên lý I: ∆U = A + Q Trong ®ã: ∆U : biÕn thiªn néi n¨ng (J) A : c«ng (J) • Qui −íc: + ∆U > 0 néi n¨ng t¨ng, ∆U < 0 néi n¨ng gi¶m. + A > 0 vËt nhËn c«ng , A < 0 vËt thùc hiÖn c«ng. + Q > 0 vËt nhËn nhiÖt l−îng, Q < 0 vËt truyÒn nhiÖt l−îng.Chú ý:a.Quá trình đẳng tích: ∆V = 0 ⇒ A = 0 nên ∆U = Qb. Quá trình đẳng nhiệtT = 0 ⇒ ∆U = 0 nên Q = -Ac. Quá trình đẳng áp- Công giãn nở trong quá trình đẳng áp: A = p( V2 − V1 ) = p.∆V p = h» ng sè : ¸p suÊt cña khèi khÝ. V1, V2 : lµ thÓ tÝch lóc ®Çu vµ lóc sau cña khÝ. pV1- Có thể tính công bằng công thức: A = (T2 − T1 ) ( nếu bài toán không cho V2) T1 N§¬n vÞ thÓ tÝch V (m3), ®¬n vÞ cña ¸p suÊt p (N/m2) hoÆc (Pa). 1Pa = 1 2 mDạng 2: Bài toán về hiệu suất động cơ nhiệt- HiÖu suÊt thùc tÕ: Q1 − Q2 AH= = (%) Q1 Q1- HiÖu suÊt lý t−ëng: T −T THmax = 1 2 = 1 - 2 vµ H ≤ Hmax T1 T1- NÕu cho H th× suy ra A nÕu biÕt Q1 ,ng−îc l¹i cho A suy ra Q1 vµ Q2B. Bài tập vận dụngBài 1: một bình kín chứa 2g khí lý tưởng ở 200C được đun nóng đẳng tích để áp suất khí tăng lên 2lần.a. Tính nhiệt độ của khí sau khi đun.b. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí, cho biết nhiệt dung riêng đẳng tích khí là 12,3.103 J/kg.K Giải - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.com p1 p2a. Trong quá trình đẳng tích thì: = , nếu áp suất tăng 2 lần thì áp nhiệt độ tăng 2 lần, vậy: T1 T2T2 = 2T1 = 2.(20 + 273) = 586K, suy ra t2 = 3130Cb. Theo nguyên lý I thì: ∆U = A + Qdo đây là quá trình đẳng tích nên A = 0, Vậy ∆U = Q = mc (t2 – t1) = 7208JBài 2: Mét l−îng khÝ ë ¸p suÊt 2.104 N/m2 cã thÓ tÝch 6 lÝt. §−îc ®un nãng ®¼ng ¸p khÝ në ra vµ cãthÓ tÝch 8 lÝt. TÝnh:a.C«ng do khÝ thùc hiÖnb.§é biÕn thiªn néi n¨ng cña khÝ. BiÕt khi ®un nãng khÝ nhËn ®−îc hiÖt l−îng 100 J Gi¶i a. TÝnh c«ng do khÝ thùc hiÖn ®−îc: A = p( V2 − V1 ) = p.∆V Víi p = 2.104 N / m 2 vµ ∆V = V2 − V1 = 2lÝt = 2.10−3 m 3 Suy ra: A = 2.104.2.10−3 = 40 J V× khÝ nhËn nhiÖt l−îng ( Q > 0 ) vµ thùc hiÖn c«ng nªn: A = −40 J b. §é biÕn thiªn néi n¨ng: ¸p dông nguyªn lý I N§LH ∆U = Q + A Víi Q = 100 J vµ A = −40 J Suy ra: ∆U = 100 − 40 = 60 JBài 3: Một khối khí có thể tích 10 lít ở áp suất 2.105N/m2 được nung nóng đẳng áp từ 30oC đến1500C. Tính công do khí thực hiện trong quá trình trên. GiảiTrong quá trình đẳng áp, ta có: V2 T2 T 423 = ⇒ V2 = 2 .V1 = 10. = 13, 96 l V1 T1 T1 303- Công do khí thực hiện là:A = p .∆ V = p . (V2 − V1 ) = 2.10 5 . (13, 96 − 10 ) .10 − 3 = 792 JBài 4: Một động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động giữa hai nguồn nhiệt 100oC và 25,4oC, thực hiện công2kJ.a. Tính hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng và nhiệt lượng mà nótruyền cho nguồn lạnh. b. Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25%? Giảia. Hiệu suất của động cơ: T1 − T2 373 − 298, 4H= = = 0, 2 = 2% T1 373- Suy ra, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng là: A Q 1 = = 10kJ H- Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh: Q2 = Q1 – A = 8kJ - ĐT: 01689.996.187 Website, Diễn đàn: http://lophocthem.COM - vuhoangbg@gmail.comb. Nhiệt độ của nguồn nóng để có hiệu suất 25%. T2 T2 298, 4 H / = 1− ⇒ T1/ = = = 398K ⇒ t = T1/ − 273 = 125o C . T1 / 1− H / 1 − 0,25Bài 5: Một máy hơi nước có công suất 25KW, nhiệt độ nguồn nóng là t1 = 2200C, nguồn lạnh là t2 ...