Giáo án Vật lý 10 bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
Trường THPT Nguyễn Minh Quang
Họ và tên GSh: Huỳnh Tấn Tài – MSSV : 1107635
Họ và tên GVHD: Thầy Huỳnh Út Tí Hon
Lớp : 10T1 – Môn: Vật Lý
Tiết thứ:
Ngày tháng năm 2014
Bài 33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
	- Phát biểu và viết được công thức của nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học (NĐLH), nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong công thức.
	- Phát biểu được nguyên lí thứ hai của NĐLH.
2. Kỹ năng
	- Vận dụng được nguyên lí thứ nhất của NĐLH vào các đẳng quá trình của khí lí tưởng để viết và nêu ý nghĩa vật lí của biểu thức của nguyên lí này cho từng quá trình.
	- Vận dụng được nguyên lí thứ nhất của NĐLH để giải các bài tập trong bài học và các bài tập tương tự.
	- Vận dụng nguyên lý thứ hai của NDLH vào động cơ nhiệt.
3. Thái độ
 - Thái độ nghiêm túc trong học tập.
II. CHUẨN BỊ
Giáo viên: Dụng cụ và các đồ dùng dạy học.
Học sinh : Ôn lại bài “Sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt” (bài 27,vật lí 8).
III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Tiết 1.
1. Kiểm tra bài cũ (5 phút) : Nội năng là gì ? Nội năng phụ thuộc vào các yếu tố nào? Nêu các cách làm biến đổi nội năng ?
2. Giới thiệu bài mới: Trong chương trước chúng ta đã nghiên cứu chất khí về mặt hiện tượng, xác định mối liên hệ giữa ba đại lượng đặc trưng cho trạng thái của một lượng khí là p, V và T. Trong chương này chúng ta sẽ tiếp tục nghiên cứu chất khí về mặt năng lượng, xác định mối quan hệ giữa ba đại lượng là nội năng, công và nhiệt lượng. Mối quan hệ này sẽ được thể hiện trong hai nguyên lý cơ bản của NĐLH là nguyên lý I, II. Các nguyên lý này có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghệ, đặc biệt là công nghệ về các máy nhiệt. 
 Sau đây chúng ta lần lượt khảo sát 2 nguyên lý này.
3. Dạy bài mới:
Hoạt động 1 (25 phút) : Tìm hiểu nguyên lí I nhiệt động lực học.
Nội dung lưu bảng
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
I. Nguyên lí I nhiệt động lực học.
1. Phát biểu nguyên lí.
 Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được.
DU = A + Q
 Qui ước dấu :
A > 0: hệ nhận công; 
A < 0: hệ thực hiện công.
Q > 0: hệ nhận nhiệt;
Q < 0: hệ truyền nhiệt.
2. Vận dụng.
 Xét một khối khí lí tưởng chuyển từ trạng thái 1 (p1, v1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2):
+ Với quá trình đẳng tích (A = 0), ta có :
DU = Q
 Độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được. Quá trình đẳng tích là quá trình tuyền nhiệt.
+ Với quá trình đẳng áp (A ¹ 0; Q ¹ 0), ta có:
DU = A + Q
 Độ biến thiên nội năng bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được.
+ Với quá trình đẳng nhiệt (Q = 0), ta có :
DU = A
 Độ biến thiên nội năng bằng công mà hệ nhận được. Quá trình đẳng nhiệt là quá trình thực hiện công.
Giả sử có khối khí được nhốt trong một xilanh và pittong.
Khi ta thực hiện công hay truyền nhiệt cho vật thì sẽ làm biến đổi nội năng của khối khí. 
Làm TN: dùng tay nén pittong xuống thì nút cao su sẽ bị sao?
Khi ta nén pittong xuống đã làm thay đổi thể tích khối khí, nội năng khối khí tăng và sinh công làm bật nút. Vậy biểu thức liên hệ giữa ∆U và A như thế nào?
 Cách khác ngâm xilanh vào nước nóng. Dự đoán hiện tượng gì sẽ xảy ra?
Ta thấy pittong bị dịch chuyển tức là nội năng của khối khí tăng.
Vậy biểu thức lúc này có dạng thế nào? 
Từ TN trên ta thấy khi cung cấp nhiệt lượng cho khối khí thì nội năng của khối khí tăng và khối khí sinh công làm chuyển động nắp pittong.
Nếu như ta vừa cung cấp nhiệt lượng cho khối khí vừa thực hiện công để ấn nắp pittong xuống thì nội năng khối khí được xác định bằng biểu thức toán học cụ thể nào?
Kết qủa trên là biểu thức của nguyên lý I NDLH
Nêu nguyên lý I NDLH.
Biểu thức có dạng trên khi hệ vừa nhận công và nhiệt. Vậy khi hệ thực hiện công hay truyền nhiệt thì biểu thức của nguyên lý I có dạng nào?
VD:
+ Khối khí được nhốt trong xilanh và pittong, giả sử cung cấp nhiệt lượng Q=100J, khối khí sinh công đẩy pittong lên với công thực hiện A=30J. Vậy ∆U lúc này bằng bao nhiêu?
+ Cung cấp nhiệt lượng Q=100J đồng thời thực hiện công nén pittong xuống với A=30J. Lúc này hệ khối khí vừa nhận công vừa nhận nhiệt. Vậy ∆U?
+ Bơm xe đạp với công nén khí trong ống bơm là 50J, sau một lúc thấy vỏ ống bơm nóng, giả sử nhiệt lượng tỏa ra là 10J. Vậy ∆U?
- Từ những ví dụ trên ta có quy ước về dấu của A, Q và ∆U.
Yêu cầu học sinh trả lời C2.
* Hướng dẫn làm bài tập VD.
 Hướng dẫn học sinh thảo luận nhóm để rút ra đặc điểm của các quá trình.
- Bị bật ra
- ∆U=A
- Pittong bị dịch chuyển
- ∆U=Q
- ∆U=A+Q
 Ghi nhận nguyên lí.
70J
-130J
- 40J
 Ghi nhận qui ước dấu trong biểu thức của nguyên lí I.
- Trả lời C2.
- Lắng nghe, ghi chép. 
 Thảo luận nhóm để tìm đặc điểm của quá trình đẳng nhiệt.
 Thảo luận nhóm để tìm đặc điểm của quá trình đẳng áp.
 Thảo luận nhóm để tìm đặc điểm của quá trình đẳng tích.
Tiết 2.
Hoạt động 1 (35 phút) : Tìm hiểu nguyên lí II nhiệt động lực học.
Nội dung cơ bản
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
II. Nguyên lí II nhiệt động lực học.
1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch.
(Đọc thêm)
2. Nguyên lí II nhiệt dộng lực học.
a) Cách phát biểu của Clau-di-út.
 Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn.
b) Cách phát biểu của Các-nô.
 Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
3. Vận dụng.
 Nguyên lí II nhiệt động lực học có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kĩ thuật.
 Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt :
 Mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là :
+ Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng (Q1).
+ Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công (A) gọi là tác nhân và các thiết bị phát động.
+ Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do tác nhân toả ra (Q2).
 Hiệu suất của động cơ nhiệt :
H = < 1
 Giới thiệu và phân tích cách phát biểu của Clau-di-út.
 Giới thiệu và phân tích cách phát biểu của Các-nô.
 Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa để nêu nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt.
 Nêu và phân tích công thức tính hiệu suất của động cơ nhiệt.
 Ghi nhận nguyên lí II theo Clau-di-út.
 Trả lời C3.
 Ghi nhận nguyên lí II theo Các-nô.
 Trả lời C4
 Đọc sách giáo khoa.
 Giải thích nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt.
 Ghi nhận hiệu suất của động cơ nhiệt.
 Giải thích vì sao hiệu suất của động có nhiệt luôn nhỏ hơn 1.
Hoạt động 2 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà.
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh 
 Yêu cầu học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản của bài.
 Yêu cầu học sinh giải các bài tập từ 33.2 đến 33.5 và 33.7 đến 33.9.
 Tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài.
 Ghi các bài tập về nhà.
IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY
 Hậu Giang, ngày tháng năm 2014
Giáo viên hướng dẫn Giáo sinh thực tập
Huỳnh Út Tí Hon Huỳnh Tấn Tài