Cộng đồng chia sẻ tri thức Doc24.vn

Bài 33: Các nguyên lý của nhiệt động lực học

Lý thuyết
Mục lục
* * * * *

Câu C1 trang 176 SGK Vật lý 10

Xác định dấu của các đại lượng trong hệ thức của nguyên lí I NĐLH cho các quá trình hệ thu nhiệt lượng để tăng nội năng đồng thời thực hiện công.

Hướng dẫn giải

Hệ thức của nguyên lí I: ΔU = A + Q

Với:

+ Hệ thu nhiệt lượng => Q > 0

+ thực hiện công => A < 0

+ Để tăng nội năng => ΔU > 0

Câu C2 trang 176 SGK Vật lý 10

Các hệ thứ sau đây diễn tả những quá trình nào?

a) ΔU = Q khi Q > 0 ; khi Q < 0

b) ΔU = A khi A > 0; khi A < 0

c) ΔU = Q + A khi Q > 0 và A < 0

d) ΔU = Q + A khi Q > 0 và A > 0.

Hướng dẫn giải

a) ΔU = Q khi Q > 0: vật nhận nhiệt để làm tăng nội năng.

Q < 0: vật tỏa nhiệt làm giảm nội năng.

b) ΔU = A khi A > 0: vật nhận công để làm tăng nội năng.

A < 0: vật thực hiện công làm giảm nội năng.

c) ΔU = Q + A khi Q > 0 và A < 0: quá trình  thu nhiệt và sinh công (thực hiện công).

d) ΔU = Q + A khi Q > 0 và A > 0: quá trình thu nhiệt và nhận công.

Câu C3 trang 178 SGK Vật lý 10

Về mùa hè, người ta có thể dùng máy điều hòa nhiệt độ để truyền nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời, mặc dù nhiệt độ ngoài trời cao hơn trong phòng. Hỏi điều này có vi phạm nguyên lí II NĐLH không? Tại sao?

Hướng dẫn giải

Không, vì nhiệt không tự truyền từ trong phòng ra ngoài trời nóng hơn mà phải nhờ máy.

Câu C4 trang 178 SGK Vật lý 10

Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. Hãy chứng minh rằng, cách phát biểu trên không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Hướng dẫn giải

Một phần nhiệt lượng động cơ nhiệt nhận được chuyển hóa thành công cơ học, phần con lại được truyền cho nguồn lạnh. Vì vậy năng lượng vẫn được bảo toàn, không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Bài 1 (SGK trang 179)

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.

Hướng dẫn giải

Bài làm.

Nguyên lí thứ nhất của NĐLH là sự vận dụng định luật bản loàn và chuyển hoá năng lượng vào các hiện tượng nhiệt. Sau đây là một trong nhiều cách phát biểu nguyên lí này.

Độ biên thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được.

ΔU = A + Q

Với quy ước về dấu thích hợp, biểu thức trên có thể dùng để diễn đạt các quá trình truyền và chuyển hoá năng lượng khác như vật truyền nhiệt, vật thực hiện công, vật thu nhiệt và thực hiện công...

Có những cách quy ước về dấu của nhiệt lượng và công khác nhau. Sau đây là quy ước dùng trong sách này

Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng;

Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng;

A > 0: Hệ nhận công;

A < 0: Hệ thực hiện công.



Bài 2 (SGK trang 179)

Phát biểu nguyên lí II NĐLH.

Hướng dẫn giải

- 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 hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học

Bài 3 (SGK trang 179)

Trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn tả quá trình nung nóng khi trong một bình kín khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình?

A. ΔU = A;        

B. ΔU = Q + A;

C. ΔU = 0;        

D. ΔU = Q.

Hướng dẫn giải

A. ∆U = A ; B. ∆U = Q + A ;

C. ∆U = 0 ; D. ∆U = Q.

Trả lời.

Đáp án D



Bài 4 (SGK trang 180)

Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức △U = 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

Hướng dẫn giải

C. Q>0 và A<0

Bài 5 (SGK trang 180)

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

A. ΔU = Q với A > 0

B. ΔU = Q + A với A > 0

C. ΔU = Q + A với A < 0

D. ΔU = Q với Q < 0

Hướng dẫn giải

- Chọn A.

- Vì trong quá trình đẳng tính nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ để làm tăng nội năng của khí.

Bài 6 (SGK trang 180)

Người ta thực hiện công 100J để nén khí trong một xilanh. Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải.

Theo nguyên lí I nhiệt động lực học ta có :

∆U = Q + A = 100 - 20 = 80 J.

Bài 7 (SGK trang 180)

Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100J. Khí nở ra thực hiện công 70J đẩy pit-tông lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải.

Theo nguyên lí I :

∆U = Q + A = 100 - 70 = 30 J.

Bài 8 (SGK trang 180)

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 0,50 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.

Hướng dẫn giải

Hướng dẫn giải.

Nguyên lí I :

∆U = Q + A

Với A = p. ∆V = 8.106.0,5 = 4.106 J.

∆U = 6.106 - 4.106 = 2.106 J.