Giáo án Vật Lí Lớp 10 - Bài 50 đến Bài 57

Xét trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được dùng vào việc gì ? HS : Trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết thành công mà khí sinh ra. Q = A 4) Chu trình GV giảng giải cho học sinh chu trình này GV : Nhiệt lượng mà hệ nhận được (trừ đi nhiệt nhả ra) trong cả chu trình chuyển hết thành công trong chu trình đó. III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Đề bài : sách Giáo Khoa trang 237 Bài giải : Câu a) GV : Các em cho biết quá trình AB, BC và CD HS : AB là quá trình đẳng áp . BC là quá trình đẳng tích. CA là quá trình đẳng nhiệt. Câu b) GV : Công thực hiện trong quá trình đẳng áp ? ( Gợi ý cho HS áp dụng) A = pA DV Trong đó : DV = VB – VA Mặt khác theo phương trình Menđêlêep – Clapêrôn cho A và B pAVA = nRTA (1) pBVB = nRTB (2) Lấy (2) – (1), chú ý pA = pB ta được : pA (VB – VA) = nR(TB – TA) Þ A = nR(TB – TA) A = 581,7 J Câu c) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng áp : DU = Q –A = 1000 – 581,7 = 418,3 J Đối với quá trình đẳng tích BC, nội năng ở C bằng nội năng ở A, do nhiệt độ bằng nhau : A = 0 Vậy : Độ biến thiên nội năng trong quá trình đẳng tích là DU = - 418,3 J GV : Trong quá trình đẳng nhiệt thì nội năng như thế nào ? HS : Trong quá trình đẳng nhiệt thì DU = 0 Câu d) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng tích BC ta viết : Q = DU + A ( A = 0, DU = - 418,3 J) Vậy trong quá trình đẳng tích là : Q = - 418,3 J . I. NỘI NĂNG VÀ CÔNG CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 1) Nội năng của khí lí tưởng Nội năng của khí lí tưởng chỉ bao gồm tổng động năng của chuyển động hỗn loạn của phân tử có trong khí đó. U = f(T) 2) Biểu thức tính công Áp lực F của khí tác dụng lên pittông thực hiện một công nhỏ DA : DA = FDh = pSDh Do đó : DA = pDV Û A = pS(h2 – h1) = p(V2 – V1) Nếu DV > 0 thì khí sinh công, nếu DV < 0 thì khí nhận công 3) Thể hiện công trên tọa độ p – V Trong hệ toạ độ p –V công trong quá trình được thể hiện bằng diện tích giới hạn bởi đoạn đường cong biểu diễn quá trình, trục hoành và hai đường thẳng song song với trục tung ứng với thể tích đầu và cuối của khí. II. ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CHO CÁC QUÁ TRÌNH CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 1) Quá trình đẳng tích Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ dùng để làm tăng nội năng của khí. Q = DU 2) Quá trình đẳng áp Trong quá trình đẳng áp, một phần nhiệt lượng mà khí nhận vào được dùng để làm tăng nội năng của khí, phần còn lại biến thành công mà khí sinh ra. Q = DU + A 3) Quá trình đẳng nhiệt Trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết thành công mà khí sinh ra. Q = A 4) Chu trình Nhiệt lượng mà hệ nhận được (trừ đi nhiệt nhả ra) trong cả chu trình chuyển hết thành công trong chu trình đó. III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Đề bài : Có 1,4 mol chất khí lí tưởng ở nhiệt độ 300 K. Đun nóng khí đẳng áp đến nhiệt độ 350 K, nhiệt lượng cung cấp cho khí trong quá trình này là 1000 J . Sau đó khí được làm lạnh đẳng tích đến nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu và cuối cùng khí được đưa trở về trạng thái đầu bằng quá trình nén đẳng nhiệt. a) Vẽ đồ thị của chu trình đã cho trong hệ tỏa độ p – V. b) Tính công thực hiện trong quá trình đẳng áp. c) Tính độ biến thiên nội năng ở mỗi quá trình của chu trình. d) Tính nhiệt lượng trong quá trình đẳng tích. Bài giải : a) AB là quá trình đẳng áp . BC là quá trình đẳng tích. CA là quá trình đẳng nhiệt. b) Công thực hiện trong quá trình đẳng áp A = pA DV Trong đó : DV = VB – VA Mặt khác theo phương trình Menđêlêep – Clapêrôn cho A và B pAVA = nRTA (1) pBVB = nRTB (2) Lấy (2) – (1), chú ý pA = pB ta được : pA (VB – VA) = nR(TB – TA) Þ A = nR(TB – TA) A = 581,7 J c) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng áp : DU = Q –A = 1000 – 581,7 = 418,3 J Đối với quá trình đẳng tích BC, nội năng ở C bằng nội năng ở A, do nhiệt độ bằng nhau A = 0 Vậy : độ biến thiên nội năng trong quá trình đẳng tích là DU = - 418,3 J Trong quá trình đẳng nhiệt thì DU = 0 d) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng tích BC ta viết : Q = DU + A ( A = 0, DU = - 418,3 J) Vậy trong quá trình đẳng tích là : Q = - 418,3 J . 3) Cũng cố : 1) Nội năng khí lí tưởng là gì ? Nó phụ thuộc vào những đại lượng nào ? 2) Viết biểu thức tính công của khí lí tưởng . Các đại lượng tham gia vào biểu thức là của khí hay là của vật ngoài ? 3) Viết biểu thức của nguyên lí thứ nhất cho các quá trình đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt và chu trình ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{ Bài 56 – 57 NGUYÊN LÍ THỨ HAI CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ MÁY LẠNH I. MỤC TIÊU - Học sinh chỉ cần có khái niệm về nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học , nó liên quan đến chiều diễn biến của các quá trình trong tự nhiên, nó bổ sung cho nguyên lí thứ nhất, nó chỉ ra rằng : “ Không thể thực hiện được động cơ vĩnh cữu loại hai” - Biết được nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt và máy lạnh và tìm biết được nguồn nóng , nguồn lạnh, tác nhân cùng bộ phận phát động, công sinh ra hay nhận vào ở một số máy hay gặp trong thực tế. II. CHUẨN BỊ - Dụng cụ và các đồ dùng dạy học - III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Nội năng khí lí tưởng là gì ? Nó phụ thuộc vào những đại lượng nào ? + Câu 02 : Viết biểu thức tính công của khí lí tưởng . Các đại lượng tham gia vào biểu thức là của khí hay là của vật ngoài ? + Câu 03 : Viết biểu thức của nguyên lí thứ nhất cho các quá trình đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt và chu trình ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. ĐỘNG CƠ NHIỆT a) Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt * Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi nhiệt lượng thành công. Thí dụ : Thiết bị dùng để nâng vật nặng nhờ biến đổi nhiệt lượng thành công. * Động cơ nhiệt có ba bộ phận cấu thành : + Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng. + Nguồn lạnh thu nhiệt lượng do động cơ tỏa ra. + vật trung gian nhận nhiệt sinh công và tỏa nhiệt ( tác nhân ) * Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt : Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng biến một phần thành công A và tỏa phần nhiệt còn lại Q2 cho nguồn lạnh. b) Hiệu suất động cơ nhiệt Trong đó : + h : Hiệu suất + A : Công do động cơ sinh ra + Q1 : Nhiệt lượng nhận từ nguồn nóng. II. NGUYÊN LÍ THỨ HAI CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC. + Nhiệt lượng không tự nó truyền từ một vật nóng hơn. + Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại hai. III. MÁY LẠNH a) Nguyên tắc hoạt động của máy lạnh Máy lạnh là một thiết bị dùng để lấy nhiệt từ một vật này truyền sang vật khác nóng hơn nhờ nhận công từ các vật ngoài. * Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy lạnh : Thí dụ : Tủ lạnh trong gia đình. b) Hiệu năng của máy lạnh Trong đó : + A : Công tiêu thụ. + Q1 : Nhiệt lượng mà tác nhân tỏa ra cho nguồn nóng. + Q2 : Nhiệt lượng từ nguồn lạnh. IV. HIỆU SUẤT CỰC ĐẠI CỦA MÁY NHIỆT * Hiệu suất cực đại ( Định lí Cacnô ) + T1 : Nguồn nóng + T2 : Nguồn lạnh * Hiệu năng cực đại : + T1 : Nguồn nóng + T2 : Nguồn lạnh I. ĐỘNG CƠ NHIỆT a) Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt * Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi nhiệt lượng thành công. Thí dụ : Thiết bị dùng để nâng vật nặng nhờ biến đổi nhiệt lượng thành công. * Động cơ nhiệt có ba bộ phận cấu thành : + Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng. + Nguồn lạnh thu nhiệt lượng do động cơ tỏa ra. + vật trung gian nhận nhiệt sinh công và tỏa nhiệt ( tác nhân ) * Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt : Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng biến một phần thành công A và tỏa phần nhiệt còn lại Q2 cho nguồn lạnh. b) Hiệu suất động cơ nhiệt Trong đó : + h : Hiệu suất + A : Công do động cơ sinh ra + Q1 : Nhiệt lượng nhận từ nguồn nóng. II. NGUYÊN LÍ THỨ HAI CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC. + Nhiệt lượng không tự nó truyền từ một vật nóng hơn. + Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại hai. III. MÁY LẠNH a) Nguyên tắc hoạt động của máy lạnh Máy lạnh là một thiết bị dùng để lấy nhiệt từ một vật này truyền sang vật khác nóng hơn nhờ nhận công từ các vật ngoài. * Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của máy lạnh : Thí dụ : Tủ lạnh trong gia đình. b) Hiệu năng của máy lạnh Trong đó : + A : Công tiêu thụ. + Q1 : Nhiệt lượng mà tác nhân tỏa ra cho nguồn nóng. + Q2 : Nhiệt lượng từ nguồn lạnh. IV. HIỆU SUẤT CỰC ĐẠI CỦA MÁY NHIỆT * Hiệu suất cực đại ( Định lí Cacnô ) + T1 : Nguồn nóng + T2 : Nguồn lạnh * Hiệu năng cực đại : + T1 : Nguồn nóng + T2 : Nguồn lạnh 3) Cũng cố : 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{