Các nguyên lý nhiệt động lực học hay
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (508.99 KB, 28 trang )
KIỂM TRA BÀI CŨ
?
?
Phát biểu và viết biểu thức nguyên lí I NĐLH.
Trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn tả quá trình nung nóng khí trong
?
một bình kín khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình?
A. ∆U = A
B. ∆U = 0
C. ∆U = Q + A
D. ∆U = Q
KIỂM TRA BÀI CŨ
?
?
Trình bày các quy ước về dấu của nhiệt lượng và công.
Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì Q và A trong hệ thức
?
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
∆U = Q + A
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (tt)
I
NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
II
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
cần đến sự can thiệp của vật khác.
A
B
Vậy quá trình thuận nghịch là quá trình như
?
thế nào?
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
cần đến sự can thiệp của vật khác.
?
Vậy ấm nước có thể tự lấy nhiệt lượng mà nó đã
Đặt một ấm nước nóng ra ngoài không khí thì có
truyền cho không khí để nóng lên như cũ được
hiện tượng gì xảy ra?
không?
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
cần đến sự can thiệp của vật khác.
Vật không thể tự lấy lại nhiệt lượng đã truyền
cho không khí.
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
Quá trình như vậy được gọi là quá trình không
thuận nghịch.
cần đến sự can thiệp của vật khác.
2. Quá trình không thuận nghịch
Là quá tình vật không thể tự quay về trạng thái ban
đầu, nếu muốn xảy ra theo chiều ngược lại thì phải cần
đến sự can thiệp của vật khác.
Xét một hòn đá rơi từ trên cao xuống
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
cần đến sự can thiệp của vật khác.
2. Quá trình không thuận nghịch
Là quá tình vật không thể tự quay về trạng thái ban
đầu, nếu muốn xảy ra theo chiều ngược lại thì phải cần
đến sự can thiệp của vật khác.
W
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
cần đến sự can thiệp của vật khác.
2. Quá trình không thuận nghịch
Là quá tình vật không thể tự quay về trạng thái ban
đầu, nếu muốn xảy ra theo chiều ngược lại thì phải cần
đến sự can thiệp của vật khác.
W
Q
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Chú ý: trong tự nhiên có nhiều quá trình chỉ có
thể tự xảy ra theo chiều xác định, không thể xảy
ra theo chiều ngược lại.
Nguyên lí II NĐLH sẽ cho chúng ta biết chiều mà
hiện tượng có thể tự xảy ra.
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
3. Nguyên lí II nhiệt động lực học
a. Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng
hơn.
R.Clausius
(1822-1888)
Nhà vật lí người Đức
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
3. Nguyên lí II nhiệt động lực học
a. Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng
Chú ý: chiều thuận trong cách phát biểu này là
chiều nào?
hơn.
Chúng ta có thể bỏ qua chữ “tự” trong phát
biểu nguyên lý II của Clau-di-út có được không?
Tại sao?
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
3. Nguyên lí II nhiệt động lực học
a. Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng
hơn.
b. Cách phát biểu của Các-nô
Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng
nhận được thành công cơ học.
Sadi Carnot
(1796-1832)
Nhà vật lí người Pháp
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
TRẢ LỜI CÂU HỎI
1. Về mùa hè, người ta có thể dùng máy điều hòa nhiệt độ để
truyền nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời, mặc dù nhiệt độ
ngoài trời cao hơn trong phòng. Điều này có vi phạm nguyên lí
II NĐLH không ? Tại sao ?
2. Hãy chứng minh rằng cách phát biểu của Các-nô không vi
phạm điịnh luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
4. Vận dụng
Nguyên lí II NĐLH có thể giải thích nguyên tắc cấu tạo
và hoạt động của động cơ nhiệt.
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
4. Vận dụng
Nguyên lí II NĐLH có thể giải thích nguyên tắc cấu tạo
và hoạt động của động cơ nhiệt.
Vậy cấu tạo của động cơ nhiệt phải gồm
?
những
bộ phận cơ bản nào ?
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
NGUỒN NÓNG
BỘ PHẬN PHÁT ĐỘNG
A = Q1 - Q2
Q1
NGUỒN LẠNH
Q2
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
4. Vận dụng
Nguyên lí II NĐLH có thể giải thích nguyên tắc cấu tạo
và hoạt động của động cơ nhiệt.
Hiệu suất của động cơ nhiệt
Q1 − Q2
H=
=
Q1
Q1
A
Trong đó:
+ Q1 (J): Nhiệt lượng lấy từ nguồn nóng.
+ Q2 (J): Nhiệt lượng nhường cho nguồn lạnh.
+
= Q1 - Q2 (J): Công có ích của động cơ.
A
+ H (%): Hiệu suất của động cơ nhiệt
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
cần đến sự can thiệp của vật khác.
2. Quá trình không thuận nghịch
Là quá tình vật không thể tự quay về trạng thái ban
đầu, nếu muốn xảy ra theo chiều ngược lại thì phải cần
đến sự can thiệp của vật khác.
3. Nguyên lí II nhiệt động lực học
a. Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng
hơn.
b. Cách phát biểu của Các-nô
Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt
lượng nhận được thành công cơ học.
§33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I
4. Vận dụng
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Nguyên lí II NĐLH có thể giải thích nguyên tắc cấu
1. Quá trình thuận nghịch
Là quá tình vật tự quay về trạng thái ban đầu mà không
tạo và hoạt động của động cơ nhiệt.
cần đến sự can thiệp của vật khác.
Hiệu suất của động cơ nhiệt
2. Quá trình không thuận nghịch
Q1 − Q2
H=
=
Q1
Q1
A
Là quá tình vật không thể tự quay về trạng thái ban
đầu, nếu muốn xảy ra theo chiều ngược lại thì phải cần
đến sự can thiệp của vật khác.
Trong đó:
+ Q1 (J): Nhiệt lượng lấy từ nguồn nóng.
3. Nguyên lí II nhiệt động lực học
a. Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng
+ Q2 (J): Nhiệt lượng nhường cho nguồn lạnh.
+
= Q1 - Q2 (J): Công có ích của động cơ.
+ H (%): Hiệu suất của động cơ nhiệt
A
hơn.
b. Cách phát biểu của Các-nô
Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt
lượng nhận được thành công cơ học.
Củng cố
?
Phát biểu nguyên lí II NĐLH.
a. Cách phát biểu của Clau-di-út
Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
b. Cách phát biểu của Các-nô
Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ
học.
Củng cố
Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100 J. Khí nở ra thực hiện công 70 J
?
đẩy pittông lên. Độ biến thiên nội năng của khí là:
Hướng dẫn
A. 170 J
B.
30 J
C. - 30 J
D. - 170 J
Theo đề : Q = 100 J ; A = - 70 J
Theo nguyên lí I NĐLH ta có:
∆U = Q + A = 100 – 70 = 30 J
Kết thúc
Bài tập
Người ta thực hiện công 100 J để nén khí trong một xilanh. Tính độ biến
?
thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt
lượng 20 J.
Theo nguyên lí I NĐLH:
∆U = Q + A = 100 – 20 = 80 J
Kết thúc
Đáp án
Bài tập
Bài 1: Xác định hiệu suất của 1 động cơ nhiệt biết rằng khi nó thực hiện được công
30 kJ thì nó nhả cho nguồn lạnh nhiệt lượng 120 kJ.
Giải:
Tóm tắt:
Nhiệt lượng mà nguồn nóng cung cấp là
A = 30 kJ
Q2 = 120 kJ
Tính H = ?
Q1 = A + Q2 = 30 + 120 = 150 kJ
Hiệu suất của động cơ là:
H=
A 30
=
= 0,2 = 20%
Q1 150
