Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 33: Các nguyên lí nhiệt động lực học (Bản mới)

CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 
33 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
Nội năng là gì? 
Nội năng của một lượng khí lý tưởng phụ thuộc vào các thông số trạng thái nào? Tại sao? 
KIỂM TRA BÀI CŨ :  
Nội năng là gồm tổng động năng của các phân tử và thế năng tương tác giữa các phân tử cấu tạo nên vật. 
Nội năng là gì? 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
Nội năng của một lượng khí lý tưởng phụ thuộc vào các thông số trạng thái nhiệt độ và thể tích của khối khí. 
Vì :	- Động năng của các phân tử khí phụ thuộc và nhiệt độ khối khí. 
	- Thế năng tương tác giữa các phân tử khí phụ thuộc vào thể tích khối khí. 
Nội năng của một lượng khí lý tưởng phụ thuộc vào các thông số trạng thái nào? Tại sao? 
KIỂM TRA BÀI CŨ : Có mấy cách làm biến đổi nội năng? Kể tên và cho ví dụ?  
Có 2 cách làm biến đổi nội năng: 
	- Thực hiện công. 
	- Truyền nhiệt. 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
VD: Biến đổi nội năng bằng cách thực hiện công. 
Chà xát miếng kim loại trên mặt bàn. 
Aán mạnh và nhanh 1 pitton của 1 xilanh chứa khí. 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
VD: Biến đổi nội năng bằng cách truyền nhiệt. 
Bỏ miếng kim loại đang nóng vào trong nước thì nước nóng lên. 
Cho vật tiếp xúc với 1 nguồn nhiệt 
KIỂM TRA BÀI CŨ : 
Xác định độ biến thiên nội năng trong 2 quá trình: 
- Thực hiện công: U = A 
- Truyền nhiệt: U = Q 
A 
Q 
Nếu thực hiện đồng thời 2 cách trên để làm biến đổi nội năng thì nội năng của vật biến biến thiên như thế nào? 
A 
Q 
Nếu vật đồng thời nhận được công và nhiệt lượng thì theo định luật bảo tòan và chuyển hóa năng lượng thì độ biến biến thiên nội năng của vật được xác định . 
 Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. 
U = A + Q 
A 
Q 
33 
CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 
 Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. 
U = A + Q 
I. NGUYÊN LÍ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC : 
	a. Phát biểu nguyên lí: 
Vật nhận nhiệt lượng: 	 Q > 0 
Vật tỏa nhiệt lượng 	 Q < 0 
Vật nhận công: 	 A > 0 
Vật thực hiện công: 	 A < 0 
Nội năng vật tăng: 	 U > 0 
Nội năng vật giảm: 	 U < 0 
QUI ƯỚC VỀ DẤU: 
 U = Q khi Q > 0: 
	  Vật nhận nhiệt lượng. 
 U = Q khi Q < 0 
	  Vật truyền nhiệt lượng. 
 U = A khi A > 0 
	  Vật nhận công. 
 U = A khi A < 0 
	  Vật sinh công 
Các hệ thức sau đây biểu diễn những quá trình nào? 
 U = Q + A khi Q > 0 và A < 0 
 Vật nhận nhiệt lượng và thực hiện công. 
 U = Q + A khi Q > 0 và A > 0	 
 Vật nhận nhiệt lượng và nhận công 
 U = Q + A khi Q < 0 và A < 0	 
 Vật truyền nhiệt lượng và thực hiện công. 
  U = Q + A khi Q 0	 
 Vật truyền nhiệt lượng và nhận công. 
Các hệ thức sau đây biểu diễn những quá trình nào? 
I. NGUYÊN LÍ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC : 
	b. Bài tập vận dụng: 
Người ta cung cấp cho khí trong xilanh nằm ngang nhiệt lượng 1,5J . Khí nở đẩy píttông đi đoạn 1,5cm với lực có độ lớn là 20N . Tính độ biến thiên nội năng của khí trong xilanh. 
I. NGUYÊN LÍ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC : 
	Tóm tắt: 
* Vật nhận nhiệt:	 Q = 1,5J > 0 
* Vật sinh công:	 A < 0 
	Với 	A = F.l = 20.0,15 = 0,3J 
	  A = - 0,3J 
Theo nguyên lí I: 	U = A + Q = 1,5 – 0,3 = 1,2J 
l 
I. NGUYÊN LÍ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC : 
Hãy chứng minh rằng trong quá trình đẳng tích thì độ biến thiên nội năng: 
	 U = Q 
Chứng minh: 
Theo nguyên lí I: 	 
U = A + Q 
Với A = F.l 
Trong quá trình đẳng tích: l = 0 nên A = 0 
 U = Q (đpcm) 
Quá trình thuận nghịch là quá trình mà vật tự có thể trở về trạng thái ban đầu mà không cần sự can thiệp của vật khác 
II. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ KHÔNG THUẬN NGHỊCH  	a. Quá trình thuận nghịch. 
VD: Con lắc lò xo, con lắc đồng hồ 
Quá trình không thuận nghịch là quá trình chỉ có thể tự xảy ra theo một chiều. Vật muốn trở lại trang thái ban đầu thì cần sự can thiệp của vật khác 
II. QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH VÀ KHÔNG THUẬN NGHỊCH: 	b. Quá trình không thuận nghịch. 
VD: qua trình truyền nhiệt 
II. NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC: 	a. Cách phát biểu của Clau – di - ut 
	VỊ mïa hÌ, ng­êi ta cã thĨ dïng m¸y ®iỊu hßa (m¸y l¹nh) ®Ĩ truyỊn nhiƯt tõ trong phßng ra ngoµi trêi, mỈc dï nhiƯt ®é ngoµi trêi cao h¬n trong phßng? §iỊu ®ã cã vi ph¹m nguyªn lÝ II NL§H kh«ng? T¹i sao? 
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn. 
II. NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC: 	b. Cách phát biểu của Các – nô 
 Cã ph¶i tÊt c¶ l­ỵng x¨ng ®ỉ vµo xe m¸y ®­ỵc chuyĨn ho¸ thµnh c¬ n¨ng hay kh«ng? 
 §éng c¬ nhiƯt kh«ng thĨ chuyĨn hãa tÊt c¶ nhiƯt l­ỵng nhËn ®­ỵc thµnh c«ng c¬ häc. 
Hãy chứng minh quá trình trên không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng? 
 §éng c¬ nhiƯt kh«ng thĨ chuyĨn hãa tÊt c¶ nhËn ®­ỵc thµnh c«ng c¬ häc. Mét phÇn chuyĨn ho¸ thµnh c«ng c¬ häc, phÇn cßn l¹i truyỊn cho nguån l¹nh. Do ®ã n¨ng l­ỵng vÉn ®­ỵc b¶o toµn. 
II. NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC: 	3. Vận dụng: 
Mçi ®éng c¬ nhiƯt ®Ịu ph¶i cã 3 bé phËn c¬ b¶n lµ: 
A = Q 1 - Q 2 
Q 2 
Nguồn lạnh 
Q 1 
Nguồn nĩng 
Bộ phận phát động 
 Nguyên tắc vận hành của động cơ nhiệt như thế nào? 
HiƯu suÊt cđa ®éng c¬ nhiƯt? 
 Em cã nhËn xÐt g× vỊ hiƯu suÊt cđa ®éng c¬ nhiƯt? 
Nguyên tắc hoạt động của đèn kéo quân là gì?