Bài 33: Các nguyên lý của nhiệt động lực học

Lý thuyết

Bài 33.1, 33.2, 33.3, 33.4, 33.5 trang 78 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

33.1. Công thức nào sau đây mô tả đúng nguyên lí I của NĐLH ?

A. ΔU = A - Q.                                   B. ΔU = Q-A.

C. A = ΔU - Q.                                   D. ΔU = A + Q.

33.2. Quy ước về dấu nào sau đây phù hợp với công thức AU = A + Q của nguyên lí I NĐLH ?

A. Vật nhận công : A < 0 ; vật nhận nhiệt: Q < 0.

B. Vật nhận công : A > 0 ; vật nhận nhiệt: Q > 0.

C. Vật thực hiện công : A < 0 ; vật truyền nhiệt: Q > 0.

D. Vật thực hiện công : A > 0 ; vật truyền nhiệt: Q < 0.

33.3. Với quy ước dấu đúng trong câu trên thì công thức nào sau đây mô tả không đúng quá trình truyền nhiệt giữa các vật trong hệ cô lập ?

A. Q_thu = Q_toả                                             B. Q_thu + Q_toả = 0

C. Q_thu = - Q_toả                                           D. |Q_thu | = |Q_toả|

33.4. Nếu thực hiện công 676 J để nén đẳng nhiệt một lượng khí thì độ biến thiên nội năng của khí và nhiệt lượng khí toả ra trong quá trình này là :

A. ΔU = 676 J ; Q’ = 0.                   B. ΔU = 0 ; Q' = 676 J.

C. ΔU = 0 ; Q’ = -676 J.                  D. ΔU = -676 J ; Q' = 0.

33.5. Ta có ΔU = Q - A, với ΔU là độ tăng nội năng, Q là nhiệt lượng hệ nhận được, -A là công hệ thực hiện được. Hỏi khi hệ thực hiện một quá trì đẳng áp thì điều nào sau đây là đúng ?

A. Q phải bằng 0.

B. A phải bằng 0.

C. ΔU phải bằng 0.

D. Cả Q, A và ΔU đều phải khác 0.

Hướng dẫn giải

33.1: Chọn đáp án D

33.2: Chọn đáp án B

33.3: Chọn đáp án A

33.4: Chọn đáp án B

33.5: Chọn đáp án D

Bài 33.6 trang 79 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

D. ΔU < 0 ; Q > 0 ; A < 0.

Hướng dẫn giải

Chọn đáp án A

Bài 33.7 trang 79 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một lượng không khí nóng được chứa trong một xilanh cách nhiệt đặt nằm ngang có pit-tông có thể dịch chuyển được. Không khí nóng dãn nở đẩy pit-tông dịch chuyển.

a)  Nếu không khí nóng thực hiện một công có độ lớn là 4 000 J, thì nội năng của nó biến thiên một lượng bằng bao nhiêu ?

b)  Giả sử không khí nhận thêm được nhiệt lượng 10 000 J và công thực hiện thêm được một lượng là 1 500 J. Hỏi nội năng của không khí biến thiên một lượng bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

a) Vì xilanh cách nhiệt nên Q = 0. Do đó :

ΔU = A = -4 000 J

b) ΔU = A' + Q'= -(4 000 + 1 500) + 10 000

ΔU = 4 500 J

Bài 33.8 trang 79 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một bình nhiệt lượng kế bằng thép khối lượng 0,1 kg chứa 0,5 kg nước ở nhiệt độ 15°C. Người ta thả một miếng chì và một miếng nhôm có tổng khối lượng 0,15 kg và nhiệt độ 100°C vào nhiệt lượng kế. Kết quả là nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng lên đến 17°C. Xác định khối lượng của miếng chì và miếng nhôm.

Cho biết nhiệt dung riêng của chì là 127,7 J/(kg.K), của nhôm là 836 J/(kg.K), của sắt là 460 J/(kg.K), của nước là 1 280 J/(kg.K). Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra bên ngoài.

Hướng dẫn giải

Độ lớn của nhiệt lượng toả ra và nhiệt lượng thu vào :

Q_toả= c₁m₁(t₂- t) + c₂m₂(t₂- t) = c₁m₁(t₂- t) + c₂(M – m₁)(t₂ - t) (1)

Q_thu= cm(t – t₁) + c₀m₀(t - t) (2)

Từ (1) và (2) dễ dàng tính được :

m₁  = 0,104 kg = 104 g ; m₂= 0,046 kg = 46 g.

Bài 33.9 trang 79 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Một viên đạn bằng đồng bay với vận tốc 500 m/s tới xuyên qua một tấm gỗ. Khi vừa ra khỏi tấm gỗ, vận tốc của viên đạn là 300 m/s. Hỏi nhiệt độ của viên đạn tăng lên bao nhiêu khi nó bay ra khỏi tấm gỗ.

Biết nhiệt dung riêng của đồng là 386 J/(kg.K). Coi toàn bộ cơ năng khi va chạm đều chuyển hoá thành nhiệt làm nóng viên đạn.

Hướng dẫn giải

Khi bay qua tấm gỗ, viên đạn sinh công A' để thắng công cản của tấm gỗ và chuyển thành nhiệt Q làm nóng viên đạn :

Q = A'  (1)

Ta có: \(A' = {{mv_1^2} \over 2} - {{mv_2^2} \over 2}\) (2)

Q = mc(t₂ – t₁) = mcΔt

Từ (1), (2), (3) tính được : Δt ≈ 207°C.

Bài 33.10* trang 79, 80 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

b) Xác định nhiệt độ cuối cùng của khí.

c) Tính công của chất khí.

Hướng dẫn giải

a) Xem hình 33.1G.

b) \({T_2} = {{{V_2}{T_1}} \over {{V_1}}} = {{0,006.300} \over {0,01}} = 180K\)

c) A = pΔV = 105(0,01 - 0,006)

A = 400 J.

Bài 33.11* trang 80 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm. Tính độ biến thiên nội năng của chất khí. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xilanh có độ lớn là 20 N.

Hướng dẫn giải

Độ lớn của công chất khí thực hiện để thắng lực ma sát: A = Fl

Vì chất khí nhận nhiệt lượng và thực hiện công nên:

ΔU = Q - Fl = 1,5 - 20.0,05 = 0,5 J