Các nguyên lý nhiệt động lực học

Tiết57-58-59. CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I. MỤC TIÊU
Theo chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí lớp 10, chủ đề " Các nguyên lý nhiệt
động lực học" gồm có 2 nội dung như sau:
- Nguyên lý 1 nhiệt động lực học.
- Nguyên lý 2 nhiệt động lực học.

1. Kiến thức
- Phát biểu được nguyên lý I, II nhiệt động lực học
- Viết được hệ thức của nguyên lý I nhiệt động lực học
- Nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong hệ thức này.
- Viết được hệ thức của hiệu suất của động cơ
2. Kĩ năng
- Giải được các bài tập vận dụng nguyên lý I, II nhiệt động lực học
3. Thái độ:
- Tự tin đưa ra ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà.
- Chủ động trao đổi thảo luận với các học sinh khác và với giáo viên.
- Hợp tác chặt chẽ với các bạn khi thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu thực hiện ở
nhà.
- Tích cực hợp tác, tự học để lĩnh hội kiến thức
4. Năng lực định hướng hình thành và phát triển cho học sinh:
* Năng lực sử dụng kiến thức: sử dụng kiến thức vào việc giải thích các hiện tượng
có liên quan đến các hiện tượng trong thực tiễn.
* Năng lực phương pháp: đề xuất được các phương án để xây dựng các nguyên lý
nhiệt động lực học.
* Năng lực trao đổi thông tin: thực hiện các trao đổi, thảo luận với bạn bè để thực
hiện nhiệm vụ, tìm kiếm thông tin trên mạng.


* Năng lực cá thể: kết hợp các kiến thức trong việc giải lí giải hoặc vận dụng ở các
tình huống thực tế.

II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH
1. Chuẩn bị của giáo viên
- Máy chiếu, giáo án, dụng cụ dạy học: thước , PHT..., dụng cụ làm thí nghiệm
minh họa các quá trình làm thay đổi nội năng, mô hình động cơ nhiệt...
2. Chuẩn bị của học sinh
- Ôn lại sự bảo toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ, nhiệt SGK.VL 8.
III. Tổ chức các hoạt động học của học sinh
1. Hướng dẫn chung
ST

Các bước

Hoạt động

Tên hoạt động

T

Thời
gian

1

Khởi động

2

Hoạt động 1

Kiểm tra bài cũ

10’

Hình thành kiến Hoạt động 2

Tìm hiểu nguyên lý I

35’

thức

Hoạt động 3

Vận dụng nguyên lý I

Hoạt động 4

Giải bài tập nguyên lý I

Hoạt động 5

Tìm hiểu nguyên lí II

Hoạt động 6

Vận dụng nguyên lí II giải

10’

thích hoạt động của động 15’

cơ nhiệt
3

Luyện tập

4

Vận dụng, tìm tòi

Hoạt động 7

Vận dụng

60’

Hoạt động 8

Hướng dẫn về nhà

5’

mở rộng
2. Hướng dẫn cụ thể từng hoạt động


1. Hoạt động đặt vấn đề/xuất phát/khởi động - Thời gian 5’
- Mục tiêu: ôn tập kiến thức cũ
- Hình thức học tập: Làm việc cá nhân
- Phương tiện: Bảng và phấn
- Các bước thực hiện:

STT
1

BƯỚC NỘI DUNG
Chuyển - Gv giao nhiệm vụ cho cả lớp với nội dung:
giao
nhiệm
vụ

Tính số đo độ biến thiên của khí trong hai trường hợp sau:
- Nung nóng khí trong một xylanh kín ( bỏ qua sự giãn nở của
xylanh)
- Ấn pittông của xylanh xuống để giảm thể tích khí trong
xylanh ( ấn từ từ để không làm nóng khí)
- Vừa nung nóng khí vừa ấn pittông của xylanh xuống để giảm

2

Thực

thể tích khí.
Học sinh lên bảng trả lời câu hỏi

hiện
nhiệm
3

vụ
Báo cáo - Học sinh nhận xét câu trả lời của bạn.
kết quả - Giáo viên kết luận và chấm điểm

và thảo
luận

Hoạt động 2: - Thời gian 12’
- Mục tiêu: Nắm được nội dung của nguyên lý I
- Hình thức học tập: Hoạt động nhóm
- Phương tiện: Máy chiếu và bảng phụ hỗ trợ


+ Các bước thực hiện:
STT
1

BƯỚC NỘI DUNG
Chuyển - Chia nhóm thành 4 nhóm học tập: mỗi nhóm bầu một nhóm
giao

trưởng, một thư kí

nhiệm

- GV đưa ra câu hỏi cho các nhóm đề nghị các nhóm học sinh

vụ

thảo luận trong 10 phút:
1. Phát biểu và viết hệ thức của nguyên lý I NĐLH.
2. Nêu tên, đơn vị của các đại lượng có trong hệ thức

2

Thực

3. Nêu quy ước dấu của các đại lượng trong hệ thức.
- Hoạt động nhóm thảo luận trả lời các câu hỏi đã được giao. (

hiện

10 phút).

nhiệm

- Một nhóm được GV chọn ngẫu nhiên cử đại diện báo cáo

vụ

trước lớp
- Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra các ý kiến thảo luận.

3

- HS ghi nhận kiến thức, ghi bài vào vở
Báo cáo Hs cử đại diện báo cáo kết quả tìm được
kết quả - Các nhóm khác chú ý lắng nghe, tương tác lại với nhóm báo
và thảo cáo
luận

- Gv chốt kiến thức, lưu ý đên sai số thường gặp.
I. Nguyên lý I NĐLH
1. Phát biểu nguyên lý.

Độ biến thiên nội năng của vật

bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
U > 0: Nội năng của hệ tăng
U < 0: Nội năng của hệ giảm
U = 0: Nội năng của hệ không đổi
* Quy ước về dấu:
Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng.


Q < 0 :Hệ truyền nhiệt lượng.
A > 0: hệ nhận công.
4

Đánh

A < 0 : hệ thực hiện công
 GV nhận xét hoạt động của học sinh

giá kết

+ ưu điểm

quả
thực

+ Nhược điểm cần khắc phục

hiện

nhiệm
vụ học
tập

Hoạt động 3: - Thời gian: 13’
- Mục tiêu: Vận dụng nguyên lý giải thích các đẳng quá trình
- Hình thức học tập: Hoạt động nhóm
- Phương tiện: Máy chiếu và bảng phụ hỗ trợ
+ Các bước thực hiện:
STT
1

BƯỚC NỘI DUNG
Chuyển - GV đưa ra cho các nhóm, yêu cầu các nhóm thảo luận 10
giao

phút.

nhiệm

- Nội dung câu hỏi:

vụ

Vận dụng nguyên lý I NĐLH cho quá trình đẳng tích
Vận dụng nguyên lý I NĐLH cho quá trình đẳng nhiệt
Vận dụng nguyên lý I NĐLH cho quá trình đẳng áp
- GV theo dõi hoạt động của các nhóm, có những góp ý, chỉnh
sửa kịp thời.
-GV hướng dẫn thảo luận trước lớp

2

Thực

-Hoạt động nhóm thảo luận hoàn thành theo yêu cầu giáo viên.

hiện

- Cá nhân lên bảng trình bày từng bài, từng câu hỏi trên PHT

nhiệm

-Các hs khác lắng nghe, đưa ra các ý kiến nhận xét

vụ
Hs cử đại diện báo cáo kết quả tìm được

3

- Các nhóm khác chú ý lắng nghe, tương tác lại với nhóm báo
cáo
- Gv chốt kiến thức.
Báo
cáo kết
quả và
thảo
luận

* Trong quá trinhg đẳng tích: Nhiệt lượng mà chất khí nhận
được chỉ làm tăng nội năng Quá trình đẳng tích là quá trình
truyền nhiệt.

V = 0 suy ra A = 0

Suy ra Q =U

Trong quá trình đẳng tích nhiệt lượng mà chất khí nhận
được chỉ dùng làm tăng nội năng
* Quá trình đẳng áp:

U = Q + A

* Qúa trình đẳng nhiệt: Vì nhiệt độ không đổi nên U=0
4

Đánh
giá kết

Suy ra Q = -A
 GV nhận xét hoạt động của học sinh
+ ưu điểm

quả
thực
hiện

+ Nhược điểm cần khắc phục

nhiệm
vụ học
tập
Hoạt động 4: - Thời gian: 10’
- Mục tiêu: HÌnh thành kĩ năng giải bài tập


- Hình thức học tập: Hoạt động nhóm
- Phương tiện: Máy chiếu và bảng phụ hỗ trợ
+ Các bước thực hiện:
STT
1

BƯỚC NỘI DUNG
Chuyển - GV đưa ra đề bài cho các nhóm, yêu cầu các nhóm thảo luận
giao

10 phút.

nhiệm

1. Các hệ thức sau đây diễn tả những quá trình nào?
a. U = Q khi Q > 0

vụ

b. U = Q + A khi Q < 0; A > 0.
c. U = Q + A khi Q < 0; A > 0;  A >  Q.
d. U = Q + A khi Q > 0; A > 0.
2. Người ta thực hiện công 100J để nén khí trong xylanh. Tính

độ biến thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường
xung quanh nhiệt lượng 20J.
- GV theo dõi hoạt động của các nhóm, có những góp ý, chỉnh
sửa kịp thời.
2

3

Thực

- GV hướng dẫn thảo luận trước lớp
-Hoạt động nhóm thảo luận hoàn thành câu 1 trong phiếu bài

hiện

tập vận dụng 2 ( 10 phút).

nhiệm

- Nhóm được chọn cử đại diện lên bảng báo cáo

vụ

- Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra các ý kiến nhận xét

Báo cáo Hs cử đại diện báo cáo kết quả tìm được
kết quả - Các nhóm khác chú ý lắng nghe, tương tác lại với nhóm báo
và thảo cáo
luận

- Gv chốt kiến thức.


4

Đánh
giá kết

 GV nhận xét hoạt động của học sinh
+ ưu điểm

quả
thực
hiện

+ Nhược điểm cần khắc phục

nhiệm
vụ học
tập
Hoạt động 5: - Thời gian 10’
- Mục tiêu: Nắm được nội dung nguyên lý II
- Hình thức học tập: Hoạt động nhóm
- Phương tiện: Máy chiếu và bảng phụ
+ Các bước thực hiện:
STT
1

BƯỚC NỘI DUNG
- Chia nhóm thành 4 nhóm học tập: mỗi nhóm bầu một nhóm

Chuyển
giao

trưởng, một thư kí

nhiệm

- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm đề nghị các nhóm học sinh

vụ

thảo luận để hoàn thành phiếu học tập
- Nội dung câu hỏi:
1. Phát biểu nguyên lí II NĐLH.
2. Trả lời câu C3.
- GV theo dõi quá trình làm việc của các nhóm, có những
chỉnh sửa kịp thời ( nếu có)
-GV, xác nhận ý kiến đúng ở từng câu trả lời.
- Giải thích câu C4.
- GV chuẩn hóa kiến thức trên màn chiếu


2

Thực

- Hoạt động nhóm thảo luận trả lời các câu hỏi.

hiện

- Một nhóm được GV chọn ngẫu nhiên cử đại diện báo cáo

nhiệm

trước lớp

vụ

-Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra các ý kiến thảo luận
Hs cử đại diện báo cáo kết quả tìm được

3

- Các nhóm khác chú ý lắng nghe, tương tác lại với nhóm báo
cáo
Báo cáo
kết quả
và thảo
luận

- Gv chốt kiến thức, lưu ý đên sai số thường gặp.
III. NGUYÊN LÍ II NĐLH:
1. Nguyên lí II NĐLH:
a. Phát biểu của Claudi ut:
- Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn
b. Phát biểu của Cacnô:
- Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả các nhiệt lượng

4

Đánh
giá kết

nhận được thành công cơ học
 GV nhận xét hoạt động của học sinh
+ ưu điểm

quả
thực
hiện

+ Nhược điểm cần khắc phục

nhiệm
vụ học
tập
+ Định hướng hoạt động tiếp nối:
Hoạt động 6: - Thời gian: 15’
- Mục tiêu: Vận dụng nguyên lý II


- Hình thức học tập: Hoạt động nhóm
- Phương tiện: Máy chiếu
+ Các bước thực hiện:
STT
1

BƯỚC NỘI DUNG
Chuyển - GV giao nhiệm vụ cho các nhóm, yêu cầu các nhóm thảo
giao

luận hoàn thành.

nhiệm

1.Vẽ sơ đồ cấu tạo cơ bản của động cơ nhiệt

vụ

2. Nêu chức năng từng bộ phận của động cơ nhiệt
3. Dựa vào nguyên lý II NĐLH hãy trình bày nguyên lý
làm việc của động cơ nhiệt.
4. Hãy tính hiệu suất của động cơ nhiệt.
- GV theo dõi hoạt động của các nhóm, có những góp ý, chỉnh

2

Thực

sửa kịp thời.
-Hoạt động nhóm thảo luận hoàn thành các câu hỏi theo yêu

hiện

cầu của GV.

nhiệm

- Một nhóm được gọi cử đại diện báo cáo trước lớp

vụ

-Các nhóm khác lắng nghe, đưa ra các ý kiến nhận xét
- Thảo luận BTVD

3

Báo cáo Hs cử đại diện báo cáo kết quả tìm được
kết quả - Các nhóm khác chú ý lắng nghe, tương tác lại với nhóm báo
và thảo cáo
luận

- Gv chốt kiến thức.
2. Vận dụng:
- Động cơ nhiệt có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính
+ Nguồn nóng: để cung cấp nhiệt lượng ( Q1)
+ Bộ phận phát động ( tác nhân): Nhận nhiệt sinh công ( A)


+ Nguồn lạnh: thu nhiệt lượng do tác nhân tỏa ra ( Q2)
- Hiệu suất động cơ nhiệt:

4

Đánh

A
Q1  Q2
Q1 .100%
H= Q1 .100 =

( H luôn nhỏ hơn 1)
 GV nhận xét hoạt động của học sinh

giá kết

+ ưu điểm

quả
thực

+ Nhược điểm cần khắc phục

hiện
nhiệm
vụ học
tập

Hoạt động 7: - Thời gian:60’
Câu 1: Trường hợp nào dưới đây làm biến đổi nội năng không do thực hiện công?
Chọn câu trả lời đúng:
A. Khuấy nước

B. Đóng đinh

C. Nung sắt trong lò

D. Mài dao, kéo

Câu 2: Nội năng của một vật là:
A. tổng năng lượng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện

công.
B. nhiệt lượng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
C. tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
D. tổng động năng và thế năng của vật.
Câu 3: Khi nói về nội năng, điều nào sau đây là sai?
A. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
B. Có thể đo nội năng bằng nhiệt kế.
C. Đơn vị của nội năng là Jun (J).


D. Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng tương tác của các phần tử
cấu tạo nên vật.
Câu 4: Chất khí trong xy lanh nhận nhiệt hay tỏa nhiệt một lượng là bao nhiêu
nếu như thực hiện công 40J lên khối khí và nội năng khối khí tăng thêm 20J ?
A. Khối khí tỏa nhiệt 20J

B. Khối khí nhận nhiệt 20J

C. Khối khí tỏa nhiệt 40J

D. Khối khí nhận nhiệt 40J

Câu 5: Chất khí trong xy lanh nhận nhiệt hay tỏa nhiệt một lượng là bao nhiêu
nếu như thực hiện công 170J lên khối khí và nội năng khối khí tăng thêm 170J ?
A. Khối khí nhận nhiệt 340J

B. Khối khí nhận nhiệt 170J.

C. Khối khí tỏa nhiệt 340J

D. Khối khí không trao đổi

nhiệt với môi trường.
Câu 6: Người ta thực hiện công 100J để nén khí trong một xylanh. Biết khí truyền
sang môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J. Độ biến thiên nội năng của khí là :
A. 80J

B. 120J

C. -80J

D. -120J

Câu 7: Người ta truyền cho khí trong xylanh nhiệt lượng 100J. Khí nở ra thực
hiện công 70J đẩy píttông lên. Độ biến thiên nội năng của khí là:
B. 170

C. 30J

A. -30J

D. -170J.

Câu 8: Phát biểu nào sau đây là không đúng.
A. Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo
nên vật.
B. Nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích của vật.
C. Nội năng có thể biến đổi bằng quá trình truyền nhiệt hoặc thực hiện công.
D. Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là công.
Câu 9: Một vật được ném lên cao thì

A. nội năng của vật không đổi.

B. nội năng của vật tăng.

C. không thể xác định được nội năng của vật.

D. nội năng của vật giảm.


Câu 10: Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?
A. Nội năng của một vật không phụ thuôc khối lượng của vật
B. Nội năng của một vật có thể tăng lên hoặc giảm đi.
C. Nội năng và nhiệt lượng có cùng đơn vị.
D. Nội năng là một dạng năng lượng.
Câu 11: Chọn phát biểu đúng.
A. Độ biến thiên nội năng của một vật là độ biến thiên nhiệt độ của vật đó.
B. Nội năng gọi là nhiệt lượng.
C. Nội năng là phần năng lượng vật nhận được hay mất bớt đi trong quá trình truyền
nhiệt.
D. Có thể làm thay đổi nội năng của vật bằng cách thực hiện công.
Câu 12: Phát biểu nào sau đây phù hợp với nguyên lí II nhiệt động lực học ?
A. Độ tăng nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
B. Động cơ nhiệt chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
C. Nhiệt lượng không thể truyền từ một vật sang vật nóng hơn.
D. Nhiệt lượng truyền cho vật làm tăng nội năng của vật và biến thành công mà vật
thực hiện được.
Câu 13: Hệ thức U = Q là hệ thức của nguyên lý I nhiệt động lực học
A. Áp dụng cho quá trình đẳng áp

B. Áp dụng cho quá trình đẳng

nhiệt
C. Áp dụng cho quá trình đẳng tích

D. Áp dụng cho cả ba quá

trình trên
Câu 14: Người ta thực hiện công 1000 J để nén khí trong một xilanh. Tính độ biến
thiên của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 400 J ?
A. U = -600 J
600 J

B. U = 1400 J

C. U = - 1400 J

D. U =


Câu 15. Trong một quá trình, công khối khí nhận được là 100J và nhiệt lượng
khối khí nhận được là 200J. Độ biến thiên nội năng của khối khí là:
A. -100J

B. -300J

C. 300J

D. 100J

Câu 16. Người ta thực hiện một công 120J để nén khí trong xi lanh. Nhiệt lượng

mà khối khí tỏa ra là 20J. Nội năng của khối khí biến thiên một lượng là:
A. 100J

B. -100J

C. -140J

D. 140J

Câu 17. Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5J cho khí đặt trong xilanh nằm ngang.
Chất khí nở ra đẩy pit tông một đoạn 4cm. Lực ma sát giữa pit tông và xilanh có
độ lớn 30N. Độ biến thiên nội năng của khí là:
A. 2,7J

B. -118,5J

C. 0,3J

D. Một giá trị

khác
Câu 18: Chọn câu đúng. Nguyên lí I nhiệt động lực học được diễn tả bởi công
thức U  Q  A với quy ước
A. Q > 0 : hệ truyền nhiệt.

B. A < 0 : hệ nhận công.

C. Q < 0 : hệ nhận nhiệt.

D. A > 0 : hệ nhận công.

Câu 19: Trong quá trình chất khí truyền nhiệt và nhận công thì A và Q trong biểu
thức U  Q  A phải có giá trị nào sau đây?
A. Q < 0, A > 0

B. Q < 0, A < 0

C. Q > 0, A > 0

D. Q >

0, A < 0
Câu 20: Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì A và Q trong biểu
thức U  Q  A có giá trị nào sau đây?
A. Q < 0, A > 0

B. Q > 0, A < 0

C. Q > 0, A > 0

D. Q < 0, A < 0.

Câu 21: Hệ thức U  Q  A với A > 0, Q < 0 diễn tả cho quá trình nào của chất
khí?


A. Nhận công và tỏa nhiệt.

B. Nhận nhiệt và sinh công.

C. Tỏa nhiệt và nội năng giảm. D. Nhận công và nội năng giảm.
Câu 22: Trường hợp nào dưới đây ứng với quá trình đẳng tích khi nhiệt độ tăng?
A.  U = Q ; Q > 0

B.  U = A + Q ; A > 0, Q > 0.

C.  U = A ; A > 0

D.  U = A - Q ; A < 0, Q > 0.

Câu 23: Với qui ước: Q1 là nhiệt lượng trao đổi với nguồn nóng, Q 2 là nhiệt lượng
trao đổi với nguồn lạnh, A là công trao đổi với môi trường ngoài. Khi máy làm lạnh
hoạt động thì tác nhân làm lạnh
A. nhận Q, truyền Q2, nhận A.

B. nhận Q1, nhận Q2, sinh A.

C. truyền Q1, nhận Q2, nhận A.

D. truyền Q1, truyền Q2, nhận

A.
Câu 24: Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công Q và A trong hệ thức U
= A + Q 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.

Hoạt động 8. Hướng dẫn về nhà (5 phút)
a) Mục tiêu hoạt động: Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức
trong bài học và tương tác với cộng đồng. Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực
hiện ở các mức độ khác nhau.
b) Nội dung hoạt động: Chọn các câu hỏi và bài tập để tự tìm hiểu ở ngoài lớp
học:
- Giải các bài tập sgk trang 180.
- Thế nào là chất rắn kết tinh, chất rắn vô định hình. So sánh điểm khác nhau giữa
2 loại chất rắn đó.
c) Gợi ý tổ chức hoạt động:


GV đặt vấn đề chuyển giao nhiệm vụ đã nêu trong sách tài liệu để thực hiện
ngoài lớp học.
HS ghi nhiệm vụ chuyển giao của GV vào vở. Sau đó được thảo luận nhóm để
đưa ra cách thực hiện về những nhiệm vụ này ở ngoài lớp học.
GV ghi nhận kết quả cam kết của cá nhân hoặc nhóm học sinh. Hướng dẫn, gợi
ý cách thực hiện cho HS, hướng dẫn HS tự đánh giá hoặc đánh giá lẫn nhau (nếu
có điều kiện).
d) Sản phẩm hoạt động: Ghi nhận yêu cầu của GV vào vở.