Chương 8: CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG
LỰC HỌC
Chủ đề 1: Cơsởnhiệtđộng lực học
Chủ đề 2: Các nguyên lý nhiệtđộng lực học
Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com -
01689.996.187
I. Kiến thức:
* Các công thức
+ Nguyên lí I nhiệt động lực học: ∆U = A + Q.
Quy ước dấu: Q > 0: hệ nhận nhiệt lượng; Q < 0: hệ truyền nhiệt lượng; A > 0:
hệ nhận công; A < 0: hệ thực hiện công.
+ Công của hệ chất khí trong quá trình đẵng áp:
A = p∆V = p(V
2
– V
1
).
+ Hiệu suất của động cơ nhiệt: H =
1
21
1
||||
Q
QQ
Q
A
−
=
< 1.
* Phương pháp giải
+
Để tính các đại lượng trong quá biến đổi nội năng ta viết biểu thức của nguyên
lý I từ đó suy ra để tính các đại lượng theo yêu cầu bài toán.
Trong biểu thức của
nguyên lí I lưu ý lấy đúng dấu của A và Q.
+
Để tính các đại lượng có liên quan đến hiệu suất động cơ nhiệt ta viết biểu
thức hiệu suất động cơ từ đó suy ra để tính các đại lượng theo yêu cầu bài toán.
Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com -
01689.996.187
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
VÍ DỤ MINH HOẠ
Chủ đề 2: CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
VD
một bình kín chứa 2g khí lý tưởng ở 20
0
C được đun nóng đẳng tích để áp suất khí tăng lên 2 lần.
a. Tính nhiệt độ của khí sau khi đun.
b. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí, cho biết nhiệt dung riêng đẳng tích khí là
3
12,3.10
J/kg.K
HD. a. Trong quá trình đẳng tích thì:
1 2
1 2
p p
T T
=
, nếu áp suất tăng 2 lần thì áp nhiệt độ tăng 2 lần, vậy:
T
2
= 2T
1
= 2.(20 + 273) = 586K, suy ra t
2
= 313
0
C
b. Theo nguyên lý I thì: ∆U = A + Q
do đây là quá trình đẳng tích nên A = 0, Vậy ∆U = Q = mc (t
2
– t
1
) = 7208J
VD
Một lượng khí ở áp suất 2.10
4
N/m
2
có thể tích 6 lít. Được đun nóng đẳng áp khí nở ra và có thể
tích 8 lít. Tính:
a.Công do khí thực hiện
b.Độ biến thiên nội năng của khí. Biết khi đun nóng khí nhận được hiệt lượng 100 J
HD. a. Tính công do khí thực hiện được:
= − = ∆
2 1
( ) .
A p V V p V
Với
−
= ∆ = − = =
4 2 3 3
2 1
2.10 / 2 2.10
p N m vµ V V V lÝt m
Suy ra:
−
= =
4 3
2.10 .2.10 40
A J
Vì khí nhận nhiệt lượng (Q > 0) và thực hiện công nên: A = -40 J
b. Độ biến thiên nội năng:
Áp dụng nguyên lý I NĐLH
∆ = +
U Q A
Với
=
100
Q J
và
40
A J
= −
suy ra:
∆ = − =
100 40 60
U J
Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com -
01689.996.187
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
VÍ DỤ MINH HOẠ
Chủ đề 2: CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
VD
3:
Một khối khí có thể tích 10 lít ở áp suất 2.10
5
N/m
2
được nung nóng đẳng áp từ 30
o
C đế
n
1500C. Tính công do khí thực hiện trong quá trình trên.
HD. Trong quá trình đẳng áp, ta có:
=⇒= = =
2 2 2
2 1
1 1 1
423
. 10. 13,96
303
V T T
V V l
V T T
Công do khí thực hiện là:
(
)
(
)
−
= ∆ = − = − =
5 3
2 1
. . 2.10 . 13,96 10 .10 792
A p V p V V J
VD4:
một khối khí có áp suất p = 100N/m
2
thể tích V
1
= 4m
3
, nhiệt độ t
1
= 27
0
C được nung nóng
đẳng áp đến nhiệt độ t
2
= 87
0
C. Tính công do khí thực hiện.
HD.
Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng:
1 1 2 2 2 2 1 1
1 2 2 1
p V p V p V p V
T T T T
−
= = −
(P = P
1
= P
2
)
Nên:
1 1 2 1 1 1
2 1 2 1
1 2 1 1
( )
( ) ( )
p V P V V p V
p V V T T
T T T T
−
=⇒− = −
−
Vậy:
1
2 1
1
( )
pV
A T T
T
= −
, trong đó: T
1
= 300K, T
2
= 360K, p = 100N/m
2
, V
1
= 4m
3
.
Do đó:
100.4(360 300)
80
300
A J
−
= =
Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com -
01689.996.187
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
VÍ DỤ MINH HOẠ
Chủ đề 2: CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
VD
5
:
Một động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động giữa hai nguồn nhiệt 100
o
C và 25,4
o
C, thực hiệ
n
công 2kJ.
a. Tính hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng và nhiệt lượ
ng mà
nó truyền cho nguồn lạnh.
b. Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25%?
HD.
a. Hiệu suất của động cơ:
1 2
1
373 298,4
0,2 2%
373
T T
HT
−−
= = = =
- Suy ra, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng là:
1
1 0
A
Q k J
H
= =
- Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh:
Q
2
= Q
1
– A = 8kJ
b. Nhiệt độ của nguồn nóng để có hiệu suất 25%.
= − ⇒= = = ⇒= − =
−
−
/ / /
2 2
1 1
/ /
1
298,4
1 398 273 125 .
1 0,25
1
o
T T
H T K t T C
T H
Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com -
01689.996.187