nhiệt động lực học

. Phát biểu nguyên lí
Nguyên lí I nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng
lượng vào các hiện tượng nhiệt.
Ta đã biết, nội năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách là truyền nhiệt và thực hiện
công. Nếu vật đồng thời nhận được công và nhiệt thì theo định luật bảo toàn và chuyển
hóa năng lượng:
Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
(33.1)
Đây là một trong nhiều cách phát biểu nguyên lí nhiệt động lực học
Với quy ước về dấu thích hợp, hệ thức trên có thể dùng để diễn đạt các quá trình biến đổi
trạng thái khác như vật truyền nhiệt cho các vật khác, vật thực hiện công lên các vật
khác…
Quy ước về dấu của nhiệt lượng và công:
: vật nhận nhiệt lượng.
: Vật truyền nhiệt lượng.
: vật nhận công
: vật thực hiện công.
2. Vận dụng
Có thể dùng nguyên lí I nhiệt động lực học để tìm hiểu về sự truyền và chuyển hoá năng
lượng, trong các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí.
Sau đây là ví dụ về việc vận dụng nguyên lí I nhiệt động lực học vào quá trình đẳng tích.
Trong hệ toạ độ quá trình này được biểu diễn bằng đường thẳng vuông góc với trục thể
tích.
Cho chất khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2
Hãy chứng minh rằng, khi đó hệ thức của nguyên lí nhiệt động lực học có dạng:

Trong quá trình đẳng tích nhiệt lượng mà chất khí nhận được chỉ dùng làm tăng nội năng.
Quá trình đẳng tích là quá trình truyền nhiệt.
II. Nguyên lí II nhiệt động lực học
1. Quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch
a) Quá trình thuận nghịch

Kéo một con lắc ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra, con lắc sẽ giao động. nếu không có ma
sát thì con lắc sẽ chuyển động từ A sang B, rồi từ từ B tự trở về A…
Quá trình trên là một quá trình thuận nghịch. Trong quá trình này, vật từ trở về trạng thái
ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
b) Quá trình không thuận nghịch
Một ấm nước nóng đặt ngoài không khí sẽ tự truyền nhiệt cho không khí và nguội dần
cho tới khi nhiệt độ của nước bằng nhiệt độ của không khí . Tuy nhiên, ấm nước không
thể tự lấy lại nhiệt lượng mà mình đã truyền cho không khí để trở về trạng thái ban đầu
mặc dù điều này không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Người ta
nói quá trình truyền niệt là một quá trình không thuận ngịch.
Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn, sang vật nóng hơn. Muốn thực
hiện “quá trình ngược” này phải dùng một máy làm lạnh, nghĩa là phải cần đến sự can
thiệp của vật khác.
Một hòn đá rơi từ trên cao xuống. Khi đó cơ năng của hòn đá chuyển hoá dần thành nội
năng của hòn đá và không khí xung quanh, làm cho hòn đá và không khí xung quanh
nóng lên. Trong quá trình này năng lượng được bảo toàn. Tuy nhiên hòn đá không thể lấy
lại nội năng của mình và không khí xung quanh để bay trở lại độ cao ban đầu , mặc dù
điều này không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Quá trình chuyển
hoá năng lượng này cũng là quá trình không thuận ngịch.
Các thí nghiệm cho thấy, cơ năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng, nhưng
ngược lại nội năng không thể chuyển hoá hoàn toàn thành cơ năng . Sự chuyển hoá giữa
cơ năng và nội năng cũng là một quá trình không thuận nghịch.
Như vậy, trong tự nhiên có nhiều quá trình chỉ có thể xảy ra theo một chiều xác định,
không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại mặc dù điều này không vi phạm nguyên lí I nhiệt
động lực học
2. Nguyên lí II nhiệt động lực học
a) Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự chuyền từ một vật sang vật nóng hơn.
Mệnh đề trên được Clau-di- út phát biểu vào năng 1950, sau đó được coi là một cách phát
biểu của nguyên lí II nhiệt động lực học. Mệnh đề này không phủ nhận khả năng truyền

nhiệt từ một vật sang vật nóng hơn, chỉ khẳng định là điều này không thể xảy ra được.
b) Cách phát biểu của Cac- 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. Ví dụ có thể dùng nguyên lí II để giải thích nguyên tắc cấu tạo và hoạt động
của động cơ nhiệt. Mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là:
1. Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng.
2. Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công gọi là tác nhân và các thiết
bị phát động.
3. Nguồn lạnh để thu nhiệt do tác nhân toả ra.
Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng cho bộ phận phát động để bộ phần này chuyển hoá
thành công A. Theo nguyên lí II thì bộ phận phát động không thể chuyển hoá tất cả nhiệt
lượng nhận được thành công cơ học. Do đó cần có nguồn lạnh để nhận phần nhiệt lượng
còn lại, chưa được chuyển hoá thành công.
Cũng vì thế mà hiệu suất của động cơ nhiệt
luôn nhỏ hơn 1.
Vì theo quy ước dấu , công sinh ra ra có giá trị âm, nên trong công thức trên ta viết là giá
trị tuyệt đối của A để hiệu suất luôn là một đại lượng số học.
Các dạng bài liên quan:
Cơ sở của nhiệt động lực học
Một số bài tập
Baì 71358
Một động cơ nhiệt thực hiện một công A = 350 J khi nhận từ nguồn nóng một nhiệt lượng
Q = 1KJ
Nếu nguồn nóng có nhiệt độ 227
0
C thì nguồn lạnh phải có nhiệt độ cao nhất là bao nhiêu
Chọn một đáp án dưới đây
A. 325 K B. 335 K

C. 300 K D. 352 K
<--- Click để xem đáp án
Baì 67538
Nôị năng của vật nào tăng lên nhiều nhất khi ta thả rơi từ cùng 1 độ cao xuống đất bốn vật
có cùng thể tích
Chọn một đáp án dưới đây
A. Vật bằng nhôm B. Vật bằng sắt
C. Vật bằng niken D. Vật bằng thiếc
<--- Click để xem đáp án
Baì 67537
Mọt viên đại bác có khối lượng 10kg, khi rơi tới đích có vân tốc 54km/h. Nếu toàn bộ
động năng của nó biến thành nội năng thì nhiệt lượng lúc tỏa ra bằng bao nhiêu calo?
Chọn một đáp án dưới đây
A. 250calo B. 260calo
C. 270calo D. 280calo
<--- Click để xem đáp án
Baì 67536
Một khối khí có thể tích V=3 lít, p = , t= C được đun nóng đẳng tích
rồi dãn nở đẳng áp. Khi dãn nở, nhiệt độ khí tăng thêm C . Tính công mà khí thực
hiện được.
Chọn một đáp án dưới đây
A. 50J B. 60J
C. 70J D. 80J
<--- Click để xem đáp án
Baì 67535
Một hòn bi thép có trọng lượng 0,8 N rơi từ độ cao 1, 7 m xuống một tấm đá rồi nảy
lên tới được độ cao 1, 25m Tính lượng cơ năng đã chuyển hóa thành nội năng của bi
và tấm đá?
Chọn một đáp án dưới đây
A. 0, 63J B. 0, 48J

C. 0, 45J D. 0,36J
<--- Click để xem đáp án
Baì 67534
Chọn phát biểu đúng :
Chọn một đáp án dưới đây
A. Nội năng của một hệ nhất định phải có thế năng tương tác giữa các hạt cấu tạo nên
hệ
B. Công tác động nên hệ có thể làm thay đổi cả tổng động năng chuyển động nhiệt của
các hạt cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữ chúng
C. Nói chung, nội năng là hàm của nhiệt độ và thể tích, vậy trong mọi trường hợp nếu
thể tích của hệ đã thay đổi thì nội năng của hệ phải thay đổi
D. Nhiệt lượng truyền cho hệ chỉ làm tăng tổng động năng của chuyển động nhiệt của
các hạt cấu tạo nên hệ
<--- Click để xem đáp án
Baì 67533
Nhiệt độ của vật nào tăng lên nhiều nhất khi ta thả rơi từ cùng một độ cao xuống đất bốn
vật có cùng thể tích (Coi như toàn bộ giảm cơ năng dùng để làm nóng vật)
Chọn một đáp án dưới đây
A. Vật bằng chì, có nhiệt dung riêng là 120J/kg.K
B. Vật bằng nhôm, có nhiệt dung riêng là 880J/kg.K
C. Vật bằng đồng, có nhiệt dung riêng là 380J/kg.K
D. Vật bằng gang, có nhiệt dung riêng là 550J/kg.K
<--- Click để xem đáp án