Bài 33- CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC [GV: Ôn Trần Ngọc Vinh]

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

1

<b>CHƯƠNG VI- CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC </b>

<b>Bài 33- CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC </b>

<b>I- NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (NLI NĐLH) </b>
<b>1. Phát biểu nguyên lí </b>

<b>Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được. </b>

Quy ước: Q > 0: Hệ nhận nhiệt lượng (người ta truyền nhiệt cho hệ),
Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng;

A > 0: Hệ nhận công,
A < 0: Hệ thực hiện công;
ΔU > 0: nội năng của hệ tăng,
ΔU < 0: nội năng của hệ giảm.
<b>2. Vận dụng </b>

Có thể dùng NLI NĐLH để tìm hiểu về sự truyền và chuyển hóa năng lượng trong các quá
trình biến đổi trạng thái của chất khí.

<b>II- NGUN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (NLII NĐLH) </b>
<b>1. Q trình thuận nghịch và khơng thuận nghịch </b>
<b>a/ Quá trình thuận nghịch </b>

Kéo một con lắc ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra, dưới tác dụng của trọng lực con lắc sẽ
dao động. Nếu khơng có ma sát thì con lắc sẽ chuyển động từ A sang B, rồi từ B trở về A… Quá

trình trên là một quá trình thuận nghịch.

<b>b/ Q trình khơng thuận nghịch </b>

Một ấm nước nóng đặt ngồi khơng khí sẽ tự truyền nhiệt cho khơng khí và nguội dần cho
tới khi nhiệt độ của nước bằng nhiệt độ của khơng khí. Tuy nhiên, ấm nước khơng thể tự lấy lại
nhiệt lượng mình đã truyền cho khơng khí để trở về trạng thái ban đầu, mặc dù điều này không
<b>vi phạm định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng. Người ta nói q trình truyền nhiệt là </b>
<b>một q trình khơng thuận nghịch. </b>

<b>Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn, nhưng không thể tự </b>
<b>truyền theo chiều ngược lại. Muốn thực hiện "quá trình ngược" này phải dùng một máy làm </b>
lạnh, nghĩa là phải cần đến sự can thiệp từ bên ngồi.

Một hịn đá rơi từ trên cao xuống. Khi đó cơ năng của hịn đá chuyển hóa dần thành nội
năng của hịn đá và khơng khí xung quanh, làm cho hịn đá và khơng khí xung quanh nóng lên.
Trong q trình này năng lượng được bảo tồn. Tuy nhiên, hịn đá khơng thể tự lấy lại nội năng
của mình và khơng khí xung quanh để bay trở lại độ cao ban đầu, mặc dù điều này không vi
phạm định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lượng. Q trình chuyển hóa năng lượng này cũng
là q trình khơng thuận nghịch.

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

2

Thực nghiệm cho thấy cơ năng có thể chuyển hóa hồn tồn thành nội năng nhưng nội năng
<b>khơng thể chuyển hóa hồn tồn thành cơ năng. Sự chuyển hóa giữa cơ năng và nội năng </b>
<b>cũng là một q trình khơng thuận nghịch. Trong tự nhiên có nhiều q trình chỉ có thể xảy </b>
ra theo một chiều xác định, không thể xảy ra theo chiều ngược lại dù khơng vi phạm NLI NĐLH.

<b>2. Ngun lí II nhiệt động lực học </b>
<b>a/ Cách phát biểu của Clau-di-út </b>

<b>Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn. </b>
<b>b/ Cách phát biểu của Các-nơ </b>

<b>Động cơ nhiệt khơng thể chuyển hóa tất cả nhiệt </b>
<b>3. Vận dụng </b>

NLII NĐLH có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kĩ thuật. Ví dụ: có
<b>thể dùng NLII để giải thích ngun tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt. Mỗi động cơ </b>
<b>nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là: </b>

<b>▪ Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng; </b>

<b>▪ Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công gọi là tác nhân và </b>
<b>các thiết bị phát động; </b>

<b>▪ Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do tác nhân tỏa ra. </b>

<b>Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt: Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng Q1</b>

<b>cho bộ phận phát động để bộ phận này chuyển hóa thành cơng A. Theo ngun lý II </b>
<b>thì bộ phận phát động khơng thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành cơng </b>
<b>cơ học. Do đó, cần có nguồn lạnh để nhận phần nhiệt lượng Q2 cịn lại, chưa chuyển </b>

<b>hóa thành cơng. </b>

<b>Hiệu suất của động cơ nhiệt: </b>

<b>BÀI TẬP RÈN LUYỆN </b>

<b>Câu 1: hãy đọc và trả lời các câu hỏi sau. </b>

<b>Các hoạt động của con người chính là nguyên nhân làm nhiệt độ Trái đất ngày một tăng cao. </b>
Tại thời điểm này, khu vực châu Á đang phải gồng mình chịu
đựng thời tiết vơ cùng khắc nghiệt khi nhiệt độ lên tới gần 50o_C.
Nguyên nhân là do sự phát triển dân số và công nghiệp với tốc
độ cao, rừng lại bị chặt phá quá mức, lượng khí CO2 thải vào khí
quyển tăng đã tác động rất lớn đến q trình làm nóng lên tồn
cầu và con người sẽ phải hứng chịu nền nhiệt nóng hơn trong
thập kỷ tới nếu khơng có các biện pháp bảo vệ môi trường.
<b>a/ Nội năng của Trái đất đã thay đổi như thế nào trong vài thập niên qua? </b>

<b>b/ Theo em, hiện tượng Trái đất nóng lên đã ảnh hưởng như thế nào đến môi trường và đời </b>
sống hàng ngày của con người?

𝐻 =

|𝐴|

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

3

<b>Câu 2: Người ta thực hiện cơng 100 J để nén khí trong một xilanh. Tính độ biến thiên nội dung </b>
của khí, biết khí truyền ra mơi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J.

<b>Câu 3: Người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt lượng 100 J. Khí nở ra thực hiện cơng 70 J đẩy </b>
pit-tơng lên. Tính độ biến thiên nội năng của khí.

<b>Câu 4: Nội năng của một khối khí trong xy lanh giảm đi 30 J khi khí thực hiện một cơng là 50 J </b>

đẩy pit-tơng đi lên. Hỏi khí nhận hay truyền một nhiệt lượng là bao nhiêu ?

<b>Câu 5: Một khối khí nhận một nhiệt lượng 80 J. Nội năng khồi khí giảm 20 J. Hỏi trong q trình </b>
đó khối khí thực hiện cơng hay nhận cơng ? Vì sao ?

<b>Câu 6: Người ta nén khí trong xi lanh với một cơng có độ lớn 400 J. Biết nội năng khí tăng thêm </b>
70 J. Hỏi trong q trình trên khí nhận hay tỏa một nhiệt lượng là bao nhiêu ?

<b>Câu 7: Người ta truyền cho khối khí trong xi-lanh một nhiệt lượng 120 J. Khí nở ra đẩy pit-tơng </b>
di chuyển. Cơng của khí thực hiện được trong q trình đó là 20 J. Nội năng của khối khí tăng
hay giảm bao nhiêu jun ?

<b>Câu 8: Người ta thực hiện cơng 100 J để nén khí trong một xilanh. Nội năng của khí tăng thêm </b>
hay giảm bớt đi một lượng bằng bao nhiêu ? Biết rằng khí truyền ra mơi trường xung quanh nhiệt
lượng 20 J.

<b>Câu 9: Người ta cung cấp cho khí trong một xilanh nằm ngang nhiệt lượng 1,5 J. Khí nở ra đẩy </b>
pit-tông đi một đoạn 5 cm với một lực có độ lớn là 25 N. Tính độ biến thiên nội năng của khí.
<b>Câu 10: Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. </b>
Chất khí nở ra, đẩy pit-tơng đi đều một đoạn 5 cm. Tính độ biến thiên nội năng của chất khí. Biết
lực ma sát giữa pit-tơng và xilanh có độ lớn là 20 N.

<b>Câu 11: Khí trong một xi lanh có nội năng giảm một lượng 100J và đồng thời truyền cho khí một </b>
nhiệt lượng 50J.

<b>a/ Tìm cơng khối khí đã thực hiện. </b>

<b>b/ Khí thực hiện cơng đẩy pít tơng đi một đoạn 5cm, tìm lực đẩy của khí ? </b>

<b>Câu 12: Khi truyền nhiệt lượng 6.10</b>6_{J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy}

pit-tơng lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,50 m3_{. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp}
suất của khí là 8.106_N/m2_{và coi áp suất này khơng đổi trong q trình khí thực hiện cơng.}
<b>Câu 13: Một lượng khí lí tưởng chứa trong một xilanh có pit-tơng chuyển động được. Các thơng </b>
số trạng thái ban đầu của khí là 0,010 m3_{; 100 kPa ; 300 K. Khí được làm lạnh theo một q trình}
đẳng áp tới khi thể tích cịn là 0,006 m3_.

<b>a/ Vẽ đường biểu diễn quá trình biến đổi trạng thái trong hệ tọa độ (p,V). </b>
<b>b/ Xác định nhiệt độ cuối cùng của khí. </b>

<b>c/ Tính cơng của chất khí. </b>

<b>Câu 14: Trong một xi-lanh có một khối khí lí tưởng có áp suất 1atm, thể tích 12 lít, nhiệt độ T</b>1.
Nung nóng đẳng áp khối khí này đến nhiệt độ 2 1

7
T = T

6 . Lấy 1atm = 105 Pa.

<b>a/ Tính thể tích của khối khí trong xi-lanh ở nhiệt độ T</b>2.

<b>b/ Tính cơng mà khối khí thực hiện được trong q trình nói trên. </b>

<b>c/ Biết nhiệt lượng người ta cung cấp cho khối khí trong q trình đó là 300 J. Nội năng của </b>
khối khí tăng hay giảm bao nhiêu jun ?

<b>Câu 15: Một khối khí lí tưởng có thể tích 10 lít, ở nhiệt độ 27</b>0_{C, áp suất 1 atm được biến đổi}
qua 2 quá trình:

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

 TRƯỜNG THPT PHÚ LÂM   GIÁO VIÊN: ÔN TRẦN NGỌC VINH 

4

<b>a/ Vẽ đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trên trong hệ trục (V,T) </b>
<b>b/ Tính nhiệt độ T</b>2, T3.

<b>c/ Trong quá trình biến đổi (1) - (2), khí nhận một nhiệt lượng là 6.10</b>3_{J. Hãy tính độ biến}
thiên nội năng của khí trong q trình này, biết 1 atm = 101 325 N/m2_.

<b>Câu 16: Dù nhiệt độ của khơng khí rất nóng vẫn có thể làm mát một quả dưa chuột bằng cách </b>
bọc quả dưa vào một khăn ướt rồi đặt trước một quạt máy đang chạy. Điều này có vi phạm
ngun lí II NĐLH khơng ? Vì sao ?

<b>Câu 17: Chứng minh rằng một đề sau đây cũng là một cách phát biểu của nguyên lí II NĐLN: </b>
“Không thể chế tạo được động cơ nhiệt hoạt động chỉ với một nguồn nhiệt”.

<b>Câu 18: Vào mùa nóng, người ta có thể dùng máy điều hồ nhiệt độ để truyền nhiệt từ trong </b>
phịng ra ngồi trời, dù nhiệt độ ngoài trời cao hơn nhiệt độ trong phịng. Hỏi điều này có vi phạm
ngun lý II nhiệt động lực học không ? Tại sao ?

<b>Câu 19: Tại sao đèn kéo quân ngừng quay ? </b>

Vào dịp Tết Trung thu, chúng ta thường chơi đèn kéo quân. Đèn kéo quân có thể coi là một
động cơ nhiệt. Khi ngọn nến (hiện nay người ta thường thay nến bằng một bóng đèn điện dây
tóc) được thắp sáng thì “tán” đèn quay kéo theo các “qn” treo vào tán đèn, tạo nên các hình
bóng rất sinh động trên giấy bọc đèn. Tuy nhiên nếu chúng ta bỏ đèn vào một hộp thủy tinh kín
thì dù bóng đèn điện vẫn sáng, đèn cũng chỉ quay một thời gian ngắn rồi ngừng lại không quay
nữa. Hãy sử dụng các nguyên lí của NĐLH để giải thích hiện tượng này.

<b>Câu 20: Một máy hơi nước mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 3,6.10</b>4_{J và truyền cho}

nguồn lạnh 3,2.104_{J. Tính hiệu suất của máy này.}

<b>Câu 21: Tính hiệu suất của một động cơ nhiệt lí tưởng thực hiện được một công 5 kJ đồng thời </b>
truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng là 15 kJ.

<b>Câu 22: Tính hiệu suất của một động cơ nhiệt biết sau khi nhận nhiệt lượng từ nguồn nóng nó </b>
thực hiện được một cơng 6.104_{J đồng thời nhường cho nguồn lạnh nhiệt lượng 1,2.10}5 _{J .}

<b>Câu 23: Một động cơ nhiệt mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 83 kJ đồng thời truyền cho </b>
nguồn lạnh nhiệt lượng là 38 kJ. Tính hiệu suất của động cơ.

<b>Câu 24: Ngày 18/03/2014 báo Lao Động có đăng bài báo "TPHCM : Ra quân kêu gọi tắt máy </b>
<b>xe khi dừng đèn đỏ trên 20 giây" nhằm bảo vệ môi trường sống của con người. Bằng kiến </b>
thức đã học về động cơ nhiệt, hãy giải thích cho mọi người xung quanh hiểu về chiến dịch này.
<b>Câu 25: Mọi động cơ nhiệt, kể cả những động cơ nhiệt hiện đại nhất mà con người hy vọng có </b>
thể chế tạo ra được trong tương lai, cũng khơng thể chuyển hóa tồn bộ nhiệt lượng do nhiên
liệu bị đốt cháy tỏa ra thành công cơ học mà phải tỏa một phần nhiệt lượng này vào khí quyển.
Ngồi ra, các động cơ nhiệt cịn thải ra mơi trường các khí độc do việc đốt cháy nhiên liệu toả
ra. Nêu ít nhất 4 tác hại của việc sử dụng động cơ nhiệt đối với con người và môi trường sống.
<b>Câu 26: Hiện nay, vấn đề “Động cơ nhiệt và ô nhiễm môi trường” đang được xã hội quan tâm </b>
rất nhiều vì tác hại của nó. Em hãy nêu (ngắn gọn) các phương pháp làm hạn chế hoặc cải thiện
vấn đề trên.

<b>Câu 27: Con người có thể là một động cơ nhiệt hay khơng ? Vì sao ? </b>

<b>Câu 28: Bạn Yến muốn làm mát căn phòng của mình bằng cách đóng kín tất cả các cửa phịng </b>
rồi mở cánh cửa tủ lạnh đặt trong phòng. Các em có tán thành với cách làm mát phịng này
khơng ? Vì sao ?

</div>

<!--links-->