Vật lý 12 · Chương 1: Vật lý nhiệt · Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học

Định luật I nhiệt động lực học - Động cơ nhiệt

I. Định luật I nhiệt động lực học II. Các máy nhiệt

⏱ 45 phút 🤖 AI hỗ trợ
📘 Vật lý 12 ⏱ 45 phút 🤖 AI hỗ trợ

Định luật I nhiệt động lực học - Động cơ nhiệt

I. Định luật I nhiệt động lực học II. Các máy nhiệt

Bài học hiện tại

Sẵn sàng học

I. Định luật I nhiệt động lực học II. Các máy nhiệt

Tiến độ

--

Thời lượng

45 phút

Bài tập

243

Nội dung từ hệ thống
Chương I VẬT LÍ NHIỆT
Chủ đề 05
ĐỊNH LUẬT I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC – ĐỘNG CƠ NHIỆT
I
ĐỊNH LUẬT I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
  • Định luật I nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo toàn năng lượng vào các quá trình thay đổi nội năng.
  • Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được (nếu vật vừa được nhận công và vừa được truyền nhiệt).
  • Biểu thức tính nội năng: ΔU = A + Q (J)
Quy ước dấu
  • ΔU > 0 nội năng vật tăng.
  • ΔU < 0 nội năng vật giảm.
  • A > 0 vật nhận công từ vật khác.
  • A < 0 vật thực hiện công lên vật khác.
  • Q > 0 vật nhận nhiệt lượng từ vật khác.
  • Q < 0 vật truyền nhiệt lượng cho vật khác.
Thí nghiệm minh họa định luật I của nhiệt động lực học

Thí nghiệm cho thấy công mà nước nhận được từ vật nặng chuyển động làm quay các cánh cản khiến nước nóng lên (nội năng của nước tăng) có độ lớn tương đương với độ tăng nội năng của nước.

Hai cách làm biến đổi nội năng ΔU:
① THỰC HIỆN CÔNG
② TRUYỀN NHIỆT
⇒ NHIỆT LƯỢNG TRUYỀN cho hệ làm TĂNG NỘI NĂNG của hệ và biến thành CÔNG mà hệ SINH RA
Các trường hợp lưu ý
① ② ③
ΔU = ΔWt = mgh₁ − mgh₂
A = Q = Pt
1/2 mv² = Q = mc.ΔT
④ Vật rơi từ một độ cao h (có lực cản)
Vật trượt trên mặt phẳng nghiêng (có lực cản/ ma sát)
Hướng dẫn công thức

ΔU = A + Q

Độ biến thiên cơ năng: A = W₂ − W₁

Với:

W₁ = Wđ1 + Wt1

W₂ = Wđ2 + Wt2

II
CÁC MÁY NHIỆT
① Động cơ nhiệt:
  • Cấu tạo:
  • Nguồn nóng: cung cấp nhiệt lượng.
  • Bộ phận phát động:
    • Tác nhân (vật trung gian nhận nhiệt và sinh công).
    • Các thiết bị phát động.
  • Nguồn lạnh: thu nhiệt lượng.

Nguyên tắc hoạt động: Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng, chuyển hóa một phần thành công A và tỏa phần nhiệt lượng còn lại Q2 cho nguồn lạnh.

☆ Hiệu suất động cơ nhiệt:
Bình thường
H = |A| / Q₁ = |Q₁ − Q₂| / Q₁
Lí tưởng
Hmax = (T₁ − T₂) / T₁

H là hiệu suất động cơ nhiệt.

A = Q₁ − Q₂ (J) là công sinh ra.

Q₁ (J) là nhiệt lượng nguồn nóng.

Q₂ (J) là nhiệt lượng nguồn lạnh.

T₁ (K) là nhiệt độ nguồn nóng.

T₂ (K) là nhiệt độ nguồn lạnh.

☆ Ứng dụng thực tiễn:
ĐỘNG CƠ HƠI NƯỚC

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

② Máy lạnh:
  • Cấu tạo:
  • Nguồn lạnh: cung cấp nhiệt lượng.
  • Bộ phận phát động:
    • Tác nhân (vật trung gian nhận công và truyền nhiệt).
    • Các thiết bị phát động.
  • Nguồn nóng: thu nhiệt lượng.

Nguyên tắc hoạt động: Tác nhân nhận lấy nhiệt lượng Q2 từ nguồn lạnh và nhận công A từ bên ngoài để truyền nhiệt lượng Q1 cho nguồn nóng.

☆ Hiệu năng máy lạnh:
Bình thường
ε = Q₂ / A
Lí tưởng
εmax = T₂ / (T₁ − T₂)

ε là hiệu năng máy lạnh.

A = Q₁ − Q₂ (J) là công sinh ra.

Q₁ (J) là nhiệt lượng nguồn nóng.

Q₂ (J) là nhiệt lượng nguồn lạnh.

T₁ (K) là nhiệt độ nguồn nóng.

T₂ (K) là nhiệt độ nguồn lạnh.

Video, hình ảnh, mô phỏng, file đính kèm và học liệu bổ sung

Bài giảng Định luật I của Nhiệt động lực học

Other

Kiểm tra mức độ hiểu bài

Chọn câu phù hợp để luyện ngay sau khi học xong nội dung.

243 câu
Luyện tập chủ đề này (243 câu)
Trắc nghiệm Dễ
Câu 83
Công thức nào sau đây là công thức tổng quát của nguyên lý một nhiệt động lực học?
Trắc nghiệm Trung bình
Câu 84
Quy ước về dấu nào sau đây phù hợp với công thức $\Delta U = A + Q$ của nguyên lí I nhiệt động lực học?
Trắc nghiệm Trung bình
Câu 85
Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì công thức $\Delta U = A + Q$ phải thỏa mãn:
Trắc nghiệm Khó
Câu 86
Chất khí trong xy lanh nhận nhiệt hay tỏa nhiệt một lượng là bao nhiêu nếu như thực hiện công 170 J lên khối khí và nội năng khối khí tăng thêm 170 J?
Trắc nghiệm Trung bình
Câu 87
Trong quá trình đẳng tích, nội năng của khí giảm 10 J. Khối khí đã
Trắc nghiệm Trung bình
Câu 88
Hiệu suất của động cơ nhiệt H được xác định bằng biểu thức