CHƯƠNG 6: CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

- Nội năng là gì ? Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
- Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật : U = f(T, V) 2.
- Độ biến thiên nội năng.
- Là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.
- a) Quá trình truyền nhiệt.
- Quá trình làm thay đổi nội năng không có sự thực hiện công gọi là quá trình truyền nhiệt.
- Ví dụ: làm nóng miếng kim loại bằng cách nhúng vào nước nóng b) Nhiệt lượng.
- Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng.
- U = Q Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc lỏng thu vào hay toả ra khi nhiệt độ thay đổi được tính theo công thức : Q = mct Cácădạngăbàiăt păcóăh ớngăd n Bài 1: Người ta bỏ 1 miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở t = 1360C vào 1 nhiệt lượng kế có nhiệt dung là 50 J/K chứa 100g nước ở 140C.
- Xác định khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên, biết nhiệt độ khi cân bằng trong nhiệt lượng kế là 180C.
- Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với mt nên ngoài, CZn = 377 J/kg.K, CPb = 126 J/Kg.K.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng toả ra: QZn = mZn.CZn(t1 – t.
- 14868mPb Nhiệt lượng thu vào: QH2O = mH2O.CH2O(t – t2.
- 200 J  39766mZn + 14868mPb Qtoả = Qthu  mZn = 0,045 kg, mPb = 0,005kg Bài 2: Để xác định nhiệt độ của 1 cái lò, người ta đưa vào một miếng sắt m = 22,3g.
- Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào nhiệt lượng kế chứa 450g nước ở 150C, nhiệt độ của nước tăng lên tới 22,50C.
- Xác định nhiệt độ của lò.
- Trong câu trên người ta đã bỏ qua sự hấp thụ nhiệt lượng kế, thực ra nhiệt lượng kế có m = 200g.
- Biết CFe = 478 J/kg.K, C H 2O = 4180 J/kg.K, CNLK = 418 J/kg.K.
- Hướng dẫn giải: a/ Nhiệt lượng tỏa ra QFe = mFe.CFe ( t2 – t.
- 10,7t2 – 239,8 J Nhiệt lượng thu vào: QH2O = mH2O.CH2O(t – t1.
- 14107,5 J 1  10,7t Qtoả = Qthu  t2 = 1340,90C b/ Nhiệt lượng do lượng kế thu vào.
- 627 J  10,7t Qtoả = Qthu  t2 = 1340,90C Bài 3: Một cốc nhôm m = 100g chứa 300g nước ở nhiệt độ 200C.
- Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng 75g vừa rút ra từ nồi nước sôi 1000C.
- Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt.
- Lấy CAl = 880 J/kg.K, Ccu = 380 J/kg.K, C H 2O = 4190 J/kg.K.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa ra Qcu = mcu.Ccu ( t2 – t.
- 2850 – 28,5t J Nhiệt lượng thu vào: QH2O = mH2O.CH2O(t – t1.
- Hỏi nước đã nhận được một nhiệt lượng bao nhiêu từ đồng và nóng lên thêm bao nhiêu độ? Lấy Ccu = 380 J/kg.K, C H 2O = 4190 J/kg.K.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa ra Qtoả = Qthu  QH2O = 11400 J Qcu = mcu.Ccu ( t1 – t.
- 400C, t3 = 600C, C1 = 2 KJ/kg.K, C2 = 4 KJ/kg.K, C3 = 2 KJ/kg.K.
- Tìm nhiệt độ khi cân bằng.
- Hướng dẫn giải: Q1 = m1.C1.( t – t1.
- Sau một thời gian nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C.
- Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau, CAl = 880 J/kg.K, C H 2O = 4200 J/kg.K.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa ra QAl = mAl.CAl ( t1 – t.
- mH2O = 0,47 kg Bài 7: Để xác định nhiệt dung riêng của 1 kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 150C một miếng kim loại có m = 400g được đun nóng tới 1000C.
- Nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 200C.
- Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa ra QKl = mKl.CKl ( t2 – t.
- 32.CKl Nhiệt lượng thu vào: Qthu = QH2O = mH2O.CH2O(t – t1.
- 10475 J  32.CKl = 10475 Qtỏa = Qthu  CKl = 327,34 J/Kg.K Bài 8: Một ấm đun nước bằng nhôm có m = 350g, chứa 2,75kg nước được đun trên bếp.
- Khi nhận được nhiệt lượng 650KJ thì ấm đạt đến nhiệt độ 600C.
- Hỏi nhiệt độ ban đầu của ấm, biết CAl = 880 J/kg.K, C H 2O = 4190 J/kg.K.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng thu vào: QH2O = mH2O.CH2O(t – t1.
- 19320 – 322t1 Nhiệt lượng ấm nhôm đựng nước nhận được  t = 5,10C QH2O + QAl = 650.103 Bài 9: Để xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng, người ta đổ chất lỏng đó vào 20g nước ở 1000C.
- Biết nhiệt độ ban đầu của nó là 200C, C H 2O = 4200 J/kg.K.
- Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa ra QH2O = mH2O.CH2O ( t2 – t.
- 5250 J Nhiệt lượng thu vào: QCL = mCL.CCL(t – t1.
- CCL J CCL Qtỏa = Qthu  CCL = 2500 J/Kg.K Bài 10: Một cái cốc đựng 200cc nước có tổng khối lượng 300g ở nhiệt độ 300C.
- Sau khi cân bằng nhiệt thì có nhiệt độ 500C.
- Xác định nhiệt dung riêng của chất làm cốc, biết C H 2O = 4200 J/kg.K, khối lượng riêng của nước là 1kg/ lít.
- Hướng dẫn giải: Khối lượng ban đầu của nước trong cốc: m1 = V1.
- n = 200g 1 cc = 1ml = 10-6m3 Khối lượng cốc: m g Nhiệt lượng do lượng nước thêm vào tỏa ra khi từ 1000 đến 500 Q2 = m2.Cn Nhiệt lượng do lượng nước trong cốc thu vào để tăng từ 300 đến 500 Q.
- m1.Cn Nhiệt lượng do cốc thu vào khi tăng từ 300 đến 500 Qtỏa = Qthu  Q.
- C = 2100 J/.Kg.K Bài 33:ăCÁCăNGUYÊNăLệăC AăNHI TăĐ NGăL CăH Că I.ăNguyênălíăIănhi tăđ ngăl căh c.
- Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
- U = A + Q Qui ước dấu : U> 0: nội năng tăng.
- U< 0: nội năng giảm.
- Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
- Cácădạngăbàiăt păcóăh ớngăd n Bài 1: Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5J cho chất khí đựng trong 1 xilanh đặt nằm ngang.
- Tính độ biến thiên nội năng của chất khí.
- Hướng dẫn giải: U  Q  A  0,5 J A.
- Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết trong khi đun nóng khí nhận được nhiệt lượng 1000J.
- Hướng dẫn giải: a.
- Công suất của động cơ xe máy là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Khi 1 kg xăng cháy hết sẽ tỏa ra nhiệt lượng: 46.106J.
- 0, 2  A  92.105 J A Q P = A / t = 2555,56 W Bài 4: Một động cơ nhiệt mỗi giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 3,6.104J đồng thời nhường cho nguồn lạnh 3,2.104J.
- Hướng dẫn giải: 4 Q1  Q2 H.
- H  11% A 1 Q Q 9 Bài 5: Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5J cho chất khí đựng trong xilanh đặt nằm ngang.
- s = 1 J  U  Q  A  0,5 J Hướng dẫn giải: Bài 6: Khí khi bị nung nóng đã tăng thể tích 0,02m3 và nội năng biến thiên lượng 1280J.
- Nhiệt lượng đã truyền cho khí là bao nhiêu? Biết quá trình là quá trình đẳng áp ở áp suất 2.105Pa.
- A  p.V  4000 J  U  Q  A  Q  52800 J Hướng dẫn giải: Bài 7: Một khối khí có V = 7,5 lít, p = 2.105Pa, nhiệt độ 270C.
- Tính nhiệt độ sau cùng của khí.
- -50 J  V m3  T2 = 292K Hướng dẫn giải: Bài 8: Bình kín ( dung tích coi như không đổi) chứa 14g N2 ở áp suất 1atm và t = 270C.
- Nội năng của khí biến thiên lượng là bao nhiêu?, lấy CN = 0,75KJ/ kg.K.
- V không đổi  A = 0  U  Q Hướng dẫn giải.
- Khi nhận được năng lượng do 5g xăng bị đốt cháy tỏa ra, khí dãn nở ở áp suất không đổi, nhiệt độ của nó tăng thêm 500C.
- Hướng dẫn giải: Vì quá trình đẳng áp  V m3 a.
- Khi dãn đẳng áp khí sẽ thực hiện 1 công là bao nhiêu? Nếu nhiệt độ của nó tăng lên gấp đôi.
- Hướng dẫn giải: A = p.(V2 – V1.
- Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 20 0C .
- Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg ở nhiệt độ 75oC.
- Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.
- Cho nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/(kg.K), của nước là 4180J/(kg.K) và của sắt là 460J/(kg.K) ĐS: 25oC 162.
- Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4oC.
- Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g ở nhiệt độ 100oC vào nhiệt lượng kế.
- Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 21,5 0C.
- Nhiệt dung riêng của đồng thau là: 128J/(kg.K) và của nước là 4180 J/(kg.K).
- Người ta bỏ một miếng kim loại chì và kẽm có khối lượng 50 g ở nhiệt độ 136oC vào một nhiệt lượng kế có nhiệt dung (nhiệt lượng cần để làm cho vật nóng thêm lên 1oC) là 50 J/K chứa 100 g nước ở 14oC.
- Xác định khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên.
- Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt trong nhiệt lượng kế là 18oC.
- Nhiệt dung riêng của kẽm là 337 J/(kg.K), của chì là 126 J/(kg.K) và của nước là 4180 J/(kg.K).
- Một quả bóng có khối lượng 100 g, rơi từ độ cao 10 m xuống sân và nảy lên được 7 m.
- Tại sao bóng không nảy lên tới độ cao ban đầu? Tính độ biến thiên nội năng của quả bóng ? Lấy g=10m/s2 ĐS: 3 J 165.
- Người ta cung cấp chất khí chứa trong xy-lanh một nhiệt lượng 100 J.
- Hỏi nội năng của khí biến thiên một lượng bằng bao nhiêu? ĐS: 30 J 166.Người ta thực hiện một công 100 J để nén khí trong một xy-lanh.
- Hỏi nội năng của khí biến thiên một lượng bao nhiêu? Nếu khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J.
- Khi truyền nhiệt lượng 6.106J cho chất khí đựng trong một xy-lanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pít-tông lên.
- Hỏi nội năng của khí biến đổi một lượng bằng bao nhiêu? Biết áp suất của khí là 8.106 Pa và không đổi trong quá trình dãn nở.
- b) Tính độ biến thiên nội năng của khí.
- Biết trong khi đun khí nhận nhiệt lượng là 1000 J