Bài 58. Nguyên lí I nhiệt động lực học

THCS – THPT NGUYỄN KHUYẾN
BÀI 58:

NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

NHÓM 3
10A4


James Prescott Joule ( 24/12/1818 - 11/10/1889)
James Prescott Joule  là một nhà vật lí người Anh sinh tại Salford,
Lancashire. Joule là người học về nhiệt và đã có cơng phát hiện ra mối liên
hệ của nhiệt với công. Phát hiện này đã dẫn đến sự ra đời của định luật
bảo
cho
nhiệt

tồn

năng

lượng

sự

phát

triển

lực

học.

động
theo

Nhiệt

động

lực

,
của
Đơn

định

ngun
vị

tên
học

ra

đời

luật
lý

cơng
của

vào

khoảng

đã

tạo

thứ

tiền

nhất

Joule,

đề

của

được

đặt

ơng.
giữa

thế

kỉ

XIX

Cơ sở của nhiệt động lực học là hai định luật cơ bản là Nguyên lí I và
Nguyên lí II nhiệt động lực học được khái quát hóa từ thực nghiệm


1

NỘI NĂNG

2

HAI CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG

3

NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC


1.Nội năng
a.Quan sát:

• Đun nước trong ấm
⇒Hơi nước sơi có thể
đẩy nắp ấm lên

• Bình xịt nước hoa hoạt động
nhờ dịng hơi nén trong bình
phun ra


b. Kết luận
Qua kết hiện tượng :
“Nội năng là một dạng năng lượng bên trong của hệ, nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ. Nội năng bao gồm tổng động
năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng giữa các phân tử đó.”

NỘI NĂNG

ĐỘNG NĂNG

THẾ NĂNG


c.Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích

Khi nhiệt độ thay đổi thì động nặng của các phân tử cấu tạo nên vật thay đổi
Khi thể tích thay đổi thì năng tương tác giữa chúng thay đổi, làm cho thế năng tương tác của chúng thay đổi
=> Nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích

U = f(Wđ, Wt)

Khi nhiệt độ thay đổi động năng thay đổi  nội năng thay đổi U = f(T)
Khi thể tích thay đổi  thế năng thay đổi  nội năng thay đổi U = f(V)
Ta có thể viết:

U = f(T,V)

2. Các cách làm biến đổi động năng

1.Thực hiện công

2. Truyền nhiệt lượng


Thực hiện công


TRUYỀN NHIỆT LƯỢNG

HƠI NƯỚC



2. Các cách làm biến đổi nhiệt năng

1.

Thực hiện công

2. Truyền nhiệt

-Ngoại lực thực hiện công

-Ngoại lực không thực hiện công

-Nhiệt độ của vật thay đổi

-Nhiệt độ của vật thay đổi

-Có sự chuyển hóa cơ năng sang nội năng

-Khơng có sự chuyển hóa từ dạng này sang dạng
khác mà được truyền trực tiếp


c) Sự tương đương giữa công và nhiệt lượng

NỘI NĂNG

THỰC HIỆN CƠNG
TRUYỀN NHIỆT

Vì sự thực hiện cơng và truyền nhiệt lượng đều là những cách làm biến đổi nội năng nên chúng tương đương nhau


3. NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

Phát biểu định luật bảo tồn và chuyển hóa
năng lượng?

Năng lượng khơng tự nhiên mất đi, nó có
thể chuyển từ dạng này sang dạng khác
nhưng tổng năng lượng ln được bảo tồn

3. NGUN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Ngun lí I nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng vào các hiện tượng nhiệt


• Xét 1 hệ có trao đổi cơng và nhiệt lượng với các vật ngoài,
chuyển từ trạng thái 1 đến trạng thái 2:

•

Có:

∆U = U2 – U1
p

2

Trong đó:

Qa

• ∆U: độ biến thiên nội năng
• U2: nội năng ở trạng thái đầu
• U1: nội năng ở trạng thái cuối

a

Qb

A

a

b
1

A

b

O

V

Qa # Qb và Aa # Ab
Qa + Aa = Qb + Ab


*Theo định luật bảo toàn động lượng:
Nội năng của hệ tăng 1 lượng ∆U = năng lượng vật khác mất đi

Có:

∆U = Q + A

Trong đó:
∆U: độ biến thiên nội năng của hệ
Q và A :năng lượng bị mất đi

*Phát biểu nguyên lí:
Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng đại số nhiêt lượng và công mà hệ nhận được

Một số quy ước:


Cách phát biểu khác:
Nhiệt lượng truyền cho hệ làm tăng nội năng của hệ và biến thành công mà hệ sinh ra.
Biểu thức:
Q = U -A
Trong đó:
(-A) : cơng mà hệ sinh ra cho bên ngoài


4.Bài tập

1.

Một người có khối lượng 60kg nhảy từ cầu nhảy ở độ cao 5m xuống một bể bơi. Tính độ biến thiên nội năng của nước
trong bể bơi. Bỏ qua các hao phí năng lượng thốt ra ngồi khối nước trong bể bơi. Lấy g =10 m/s

Bài giải
Tóm tắt
m= 60kg
h= 5m
g= 10m/s

Ta có Q= mgh= 60x50= 3000J
A=0 ( vì Vđầu = Vsau = 0m/s)
Độ biến thiên nội năng của nước trong bể bơi là:
U= Q+A = 3000J

2


0
Người ta cọ xát một miếng sắt dẹt khối lượng 100g trên một tấm gỗ. Sau một lát thì thấy miếng sắt nóng lên 12 C. Hỏi

2.

người ta đã tốn một công là bao nhiêu để thắng ma sát? Giả sử rằng 40% cơng đó được dùng để làm nóng miếng sắt? Cho
biết nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kg.độ

Tóm tắt:
M=100g=0.1kg
0
T=12 C
A

’

=40% A=0.4A

C= 460J/kg. độ

Bài giải

• Nhiệt lượng của miếng sắt là:
• Q= mct = 0.1x460x12= 522 J
• Cơng để thắng ma sát là:
• A=Q/0.4= 522/0.4=1380J

ĐỐ VUI ( CÓ THƯỞNG)
CÂU 1

CÂU 2

CÂU 3

CÂU 4

CÂU 5

CÂU 6

CÂU 7


Câu nào sau đây nói về nội năng là đúng?

A. Nội năng là nhiệt lượng

B. Nội năng của A lớn hơn nội năng của B thì nhiệt độ của A cũng lớn hơn nhiệt độ của B

C. Nội năng của vật chỉ thay đổi trong q trình truyền nhiệt, khơng thay đổi trong q trình thực hiện cơng.

D. Nội năng là một dạng năng lượng


Trong q trình chất khí nhận nhiệt và sinh cơng thì Q và A trong

hệ thức ∆U= Q + A 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


Tính nhiệt lượng tỏa ra khi 1 miếng sắt có khối
lượng 2 kg ở nhiệt độ 500

0
0
C hạ xuống còn 40 C.

Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K. (trả lời
trong 3s)

A. 219880 J

B. 439760 J

C. 879520 J

D. 109940 J

Câu nào sau đây nói về nội năng là sai?

A. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng

B. Một vật lúc nào cũng có nội năng do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng

C. Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng của vật trong q trình truyền nhiệt

D. Nhiệt lượng khơng phải nội năng