Giải vật lí 10 bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học
Hướng dẫn giải bài tập, bài thực hành trong bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học - sách giáo khoa vật lí 10 trang 175. Tất cả các kiến thức lý thuyết và bài tập trong bài học này đều được giải đáp cẩn thận, chi tiết. Chúng ta tham khảo để học tốt vật lí 10 bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học nhé.
[toc:ul]
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Nguyên lí I nhiệt động lực học (NĐLH) :
- Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được trong một quá trình.
∆U = A + Q
Trong đó : A là công (J)
Q là nhiệt lượng (J)
∆U là độ biến thiên nội năng (J)
2. Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công :
· Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng
· Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng
· A > 0: Hệ nhận công
· A < 0: Hệ thực hiện công
3. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch:
- Quá trình thuận nghịch là: quá trình trạng thái của vật tự trở về trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
- Quá trình không thuận nghịch là: quá trình trạng thái của vật chỉ có thể xảy ra theo một chiều xác định, không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại. Muốn xảy ra theo chiều ngược lại phải cần đến sự tác động bên ngoài hệ.
4. Nguyên lí II nhiệt động lực học :
- Cách phát biểu của Clau-di-út : nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
- Cách phát biểu của Các-nô: động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
5. Hiệu suất của động cơ nhiệt :
- Ta có : H =$\frac{\left | A \right |}{Q_{1}}$<1
Trong đó : Q1 là nhiệt lượng cung cấp cho bộ phận phát động (nhiệt lượng toàn phần).
Q2 là nhiệt lượng tỏa ra (nhiệt lượng vô ích).
A = Q1 – Q2 là phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công.
II. GIẢI BÀI TẬP
Giải câu 1: Phát biểu và viết hệ thức của nguyên lí...
Phát biểu và viết hệ thức của nguyên lí I NĐLH. Nêu tên, đơn vị và quy ước dấu của các đại lượng trong hệ thức.
Bài giải:
Nguyên lí I nhiệt động lực học (NĐLH) :
Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được trong một quá trình.
∆U = A + Q
Trong đó : A là công (J)
Q là nhiệt lượng (J)
∆U là độ biến thiên nội năng (J)
Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công :
· Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng
· Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng
· A > 0: Hệ nhận công
· A < 0: Hệ thực hiện công
Giải câu 2: Phát biểu nguyên lí II NĐLH...
Phát biểu nguyên lí II NĐLH
Bài giải:
Nguyên lí II nhiệt động lực học :
- Cách phát biểu của Clau-di-út : nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
- Cách phát biểu của Các-nô: động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
Giải câu 3: Trong các hệ thức sau, hệ thức nào...
Trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn tả quá trình nung nóng khí trong một bình kín khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình?
A. ∆U = A;
B. ∆U = Q + A;
C. ∆U = 0;
D. ∆U = Q;
Bài giải:
Chọn D vì theo đề bài chỉ xuất hiện quá trình nung nóng khí trong bình kín không có sự xuất hiện của quá trình thực hiện công hoặc nhận công.
Giải câu 4: Trong quá trình chất khí nhận nhiệt...
Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức 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.
Bài giải:
Theo quy ước về dấu chất khí nhận nhiệt Q > 0, chất khí sinh công A < 0.
Chọn C.
Giải câu 5: Trường hợp nào sau đây ứng với...
Trường hợp nào sau đây ứng với quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng?
A. ∆U = Q với Q > 0;
B. ∆U = Q + A với A > 0;
C. ∆U = Q + A với A < 0;
D. ∆U = Q với Q < 0.
Bài giải:
Trong quá trình này hệ không nhận công hay thực hiện công A = 0, trong quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng hệ nhận nhiệt Q > 0;
Vậy ∆U = Q với Q > 0
Chọn A.
Giải câu 6: Người ta thực hiện công 100 J để...
Người ta thực hiện công 100 J để nén khi trong một xilanh. Tìm độ biến thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J.
Bài giải:
Người ta thực hiện công tức là vật đã nhận công ⇒ A > 0 ⇒ A = 100J.
Khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J ⇒ Q < 0 ⇒ Q = -20J
Độ biến thiên nội năng của khí: ∆U = Q + A = -20 + 100 = 80J
Giải câu 7: Người ta truyền cho khí trong xilanh...
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100J. Khi nở ra thực hiện công 70J đẩy pit-tông lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí.
Bài giải:
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100J thì hệ nhận được nhiệt lượng ⇒ Q > 0 ⇒ Q = 100J
Khi nở ra thực hiện công ⇒ A < 0 ⇒ A = -70J.
Độ biến thiên nội năng của khí: ∆U = Q + A = 100 - 70 = 30J
Giải câu 8: Khi truyền nhiệt lượng 6.106J cho khí...
Khi truyền nhiệt lượng 6.106J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,5 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất này không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
Bài giải:
Nhắc lại công thức tính công: A = p.∆V = 8.106.0,5 = 4.106J
Do khi truyền nhiệt lương cho khí trong xi lanh tức là khí trong xilanh đã nhận được 1 lượng nhiệt
⇒ Q > 0 ⇒ Q = 6.106J
Do khí trong xilanh nở ra đẩy pit-tông nên vật đã thực hiện công. ⇒A < 0 ⇒ A = - 4.106J
Độ biến thiên nội năng của khí: ∆U = Q + A = 6.106 - 4.106 = 2.106J