Giáo án Vật lí 10 - Tiết 55+56, Bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học - Trường THPT Phan Bội Châu

Tiết 55 + 56 – Bài 33. CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 
Bài toán tình huống 
5
12
33 3
31 2
2.105 5 5
1 2 3
1 2 3
1,51 1,5
1: 3.10 2 : 3.10 3: 2.10
300 450 300
Q J
V mV m V m
TT p Pa TT p Pa TT p Pa
T K T K T K
 
   
 
      
      
 theo đồ thị sau: 
khi thực hiện biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng xác định trong một xi lanh. 
a) Tính độ biến thiên nội năng trong các quá trình từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 ( 12U )? 
b) Tính độ biến thiên nội năng trong các quá trình từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 ( 23U )? 
c) Tính độ biến thiên nội năng trong các quá trình từ trạng thái 3 sang trạng thái 1 ( 31U )? 
Hướng dẫn: 
- Áp suất:  2/Fp N m
S
 . Lực tác dụng lên diện tích S là:  F pS N 
- Công của lực F

 làm khối khí giãn/nén đoạn l là:  2 1A F l pS l p V p V V        
- Trong quá trình đẳng nhiệt  (3) (1) : 0U  
- Trong quá trình đẳng tích  (2) (3) : U Q  
- Trong quá trình đẳng áp  (1) (2) : ?U  
a) Quá trình thay đổi trạng thái từ  (1) (2) là quá trình đẳng áp 
- Hệ nhận nhiệt lượng: 512 122.10 0Q J Q   
- Hệ thực hiện công:  12 2 2 1 12. 0A AV Jp V     (chọn dấu  hoặc  để điền vào) 
- Độ biến thiên nội năng của quá trình thay đổi trạng thái từ  (1) (2) : 
12 ............................. ..............U J   
Nhận xét: U Q A  (chọn dấu  hoặc  để điền vào) 
b) Quá trình thay đổi trạng thái từ  (2) (3) là quá trình đẳng tích: 12 0A  vì 0V  
- Hệ truyền nhiệt lượng: 23 23................ 0Q J Q  (chọn dấu  hoặc  để điền vào) 
- Độ biến thiên nội năng của quá trình thay đổi trạng thái từ  (2) (3) : 
23 ........................................................ ..............U J   
Nhận xét: U Q A  (chọn dấu  hoặc  để điền vào) 
2 1p p 
O 
( )p Pa 
3( )V m 
3p 
1V 3 2V V 
(1)
(2)
(3)
Chú ý: 
1) Trong quá trình đẳng nhiệt  (3) (1) : 
m a
pV RT a p
V
    
Công khối khí trao đổi trong quá trình này 
là 
1 1 1
3 3 3
1
31
3
ln
V V V
V V V
Va dV
A pdV dV a a
V V V
      
2) Trong quá trình đoạn nhiệt: U A  
I. NGUYÊN LÍ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 
1. Nội dung: ______________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
2. Biểu thức: ______________________________________________________________________ 
Quy ước dấu: 
- Hệ nhận nhiệt lượng: .. - Hệ truyền/toả nhiệt lượng: .. 
- Hệ nhận công: .. - Hệ thực hiện/sinh công: .. 
I. NGUYÊN LÍ II CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 
Nhận xét: 
- Quá trình truyền nhiệt từ trạng thái 3 sang trạng thái 1và ngược lại? 
__________________________________________________________________________________ 
- Quá trình truyền nhiệt từ trạng thái 1 sang trạng thái 2, từ trạng thái 2 sang trạng thái 3 và ngược lại? 
__________________________________________________________________________________ 
1. Quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch (Học sinh nêu một số ví dụ) 
a) Quá trình thuận nghịch b) Quá trình không thuận nghịch 
2. Nguyên lí 2 của nhiệt động lực học 
a) Cách phát biểu của Clau-di-út (Clausius) b) Cách phát biểu của Các-nô (Carnot) 
3. Vận dụng 
a) Động cơ nhiệt b) Máy lạnh (*) 
- Tác nhân nhận nhiệt lượng 1Q từ nguồn nóng 
thực hiện công 1 2A Q Q  truyền nhiệt lượng 2Q 
cho nguồn lạnh 
- Hiệu suất thực 1 2
1 1
Q QA
H
Q Q


   
- Hiệu suất cực đại (*) 1 2max max
1
T T
H
T


  
- Máy lạnh lấy nhiệt lượng 2Q từ vật cần làm lạnh 
thực hiện công 1 2A Q Q  để truyền sang cho 
một vật khác nóng hơn một nhiệt lượng 1Q 
- Hiệu năng 2 2
1 2
Q Q
A Q Q
  

- Hiệu năng cực đại (*) 2max
1 2
T
T T
 

Bài 1: Một động cơ nhiệt làm việc sau một thời gian thì tác nhân đã nhận từ nguồn nóng  01 250t C 
một nhiệt lượng 61 1,5.10Q J và truyền cho nguồn lạnh  02 30t C một nhiệt lượng 62 1, 2.10Q J . 
Tính hiệu suất thực và hiệu suất cực đại của động cơ nhiệt này? 
Bài 2: Để giữ nhiệt độ trong phòng ở 02 20t C người ta dùng một máy điều hoà nhiệt độ có hiệu 
năng là 4  , trong mỗi giờ tiêu thụ công bằng 65.10A J . Tính nhiệt lượng lấy đi từ không khí 
trong phòng trong mỗi giờ? Giả sử nhiệt độ môi trường là 01 37t C , tính hiệu năng cực đại của máy 
điều hoà nhiệt độ đó?