Tiêu đề 3. CHỦ ĐỀ 03. ĐỊNH LUẬT I CỦA NĐLH.docx ✅

1 CHỦ ĐỀ 03: ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC (Cập nhật ngày 4/2/2024) 1.Nội năng + Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật được gọi là nội năng của vật. Nội năng được kí hiệu bằng chữ U và có đơn vị là jun(J). + Nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ T và thể tích V của vật 2.Hai cách làm thay đổi nội năng + Thông thường người ta chỉ quan tâm đến phần nội năng tăng thêm hoặc giảm bớt đi, gọi là độ biến thiên nội năng U + Có hai cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt Thực hiện công Truyền nhiệt Ví dụ Đặc điểm Có sự chuyển hóa từ năng lượng khác sang nội năng Không có sự chuyển hóa từ năng lượng khác sang nội năng mà từ nội năng này sang nội năng khác + Phần nội năng vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng: UQ . Nhiệt lượng chỉ là lượng năng lượng được trao đổi trong quá trình truyền nhiệt, nhiệt lượng không phải là dạng năng lượng. + Nhiệt lượng vật trao vật trao đổi (tỏa ra hoặc nhận vào) được xác định bằng công thức: 21Qmctt Trong đó: c là hằng số phụ thuộc vào chất cấu tạo nên vật, gọi là nhiệt dung riêng của chất đó, đơn vị J/kg.K 0Q vật nhận nhiệt lượng, nhiệt độ của vật tăng lên. 0Q vật truyền nhiệt lượng cho vật khác, nhiệt độ của vật giảm xuống. 3.Sự tương đương giữa công và nhiệt lượng Vì sự thực hiện công và truyền nhiệt lượng đều là những cách làm biến đổi nội năng nên chúng tương đương nhau.
2 4. Định luật I nhiệt động lực học Xét một vật có trao đổi công và nhiệt lượng với các vật ngoài Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được UAQ Quy ước về dấu của A và Q : 0Q : Vật nhận nhiệt lượng từ vật khác. 0Q : Vật truyền nhiệt lượng cho vật khác. 0A : Vật nhận công từ vật khác. 0A : Vật thực hiện công lên vật khác. II.BÀI TẬP MINH HỌA BÀI TẬP 1. Cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho một khối khí trong một xi lanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xi-lanh có độ lớn là 20 N, coi pit-tông chuyển động thẳng đều. Hãy tính: a)Độ lớn công của khối khí đã thực hiện. b)Độ biến thiên nội năng của khối khí. Hướng dẫn a)Độ lớn công của khối khí đã thực hiện: 200051AF..,Jℓ b)Công do khí sinh ra nên ta phải viết: 1AAJ c) Độ biến thiên nội năng của khối khí: 11505UAQ,,J BÀI TẬP 2. Khi truyền nhiệt lượng Q cho khối khí trong một xilanh hình trụ khí dãn nở đẩy pit- tông làm thể tích khối khí tăng thêm 7 lít. Biết áp suất của khối khí là 3.10 5 Pa và không đổi trong quá trình dãn nở. Hãy tính: a)Độ lớn công của khối khí thực hiện. b)Nhiệt lượng cung cấp cho khối khí. Biết rằng trong quá trình này, nội năng của khối khí giảm đi 1100 J. Hướng dẫn a) Độ lớn công của khối khí thực hiện: 533107102100AF.pS.pV...Jℓℓ b) Theo nguyên lí I NĐLH : 1100210010001UAQQQJkJ Chú ý: Pit-tông có dạng hình trụ, thể tích hình trụ bằng diện tích đáy S nhân chiều cao ℓ . BÀI TẬP 3. Một vật khối lượng 1 kg trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng dài 21 m, nghiêng góc 30 0 so với mặt phẳng nằm ngang. Tốc độ của vật ở chân mặt phẳng là 4,1 m/s. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với mặt phẳng nghiêng. Lấy g = 9,8 m/s 2 . Tính công của lực ma sát và độ biến thiên nội năng trong quá trình chuyển động trên. Hướng dẫn *Chọn mốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng, độ cao 2130105hs.sin.sin, m *Công của lực ma sát: 2211 14119810594495 22msAmvmgh..,.,.,,J
3 *Ta thấy, công của ma sát thì có dấu trừ, chứng tỏ mặt phẳng nghiêng đã làm tiêu hao năng lượng của vật, tuy nhiên nếu xét trên khía cạnh nguyên lí I NĐLH thì vật đã nhận công từ lực ma sát để làm tăng nội năng của vật. Do vậy theo quy ước ta có: 94495msAA,J *Do quả bóng không trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài nên công A phải bằng độ tăng nội năng của quả bóng: 94495UA,J III.BÀI TẬP NĂNG LỰC & CẤP ĐỘ TƯ DUY 1.Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn Câu 1. Công thức nào sau đây mô tả đúng nguyên lí I của NĐLH ? A. ΔU = A – Q. B. ΔU = Q – A. C. A = ΔU – Q. D. ΔU = A + Q. Câu 2. Quy ước về dấu nào sau đây phù hợp với công thức AU = A + Q của nguyên lí I NĐLH ? A. Vật nhận công: A < 0 ; vật nhận nhiệt: Q < 0. B. Vật nhận công: A > 0 ; vật nhận nhiệt: Q > 0. C. Vật thực hiện công: A < 0 ; vật truyền nhiệt: Q > 0. D. Vật thực hiện công: A > 0 ; vật truyền nhiệt: Q < 0. Câu 3. Trường hợp nào dưới đây làm biến đổi nội năng không do thực hiện công? A. Mài dao. B. Đóng đinh. C. Khuấy nước. D. Nung sắt trong lò. Câu 4. Câu nào sau đây nói về nguyên nhân của sự thay đổi nhiệt độ của một vật là đúng ? Nhiệt độ của vật giảm là do các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật A. ngừng chuyển động. B. nhận thêm động năng. C. chuyển động chậm đi. D. va chạm vào nhau. Câu 5. Nhiệt lượng của vật bằng không khi A.vật truyền nhiệt. B.vật nhận nhiệt C. vật không trao đổi nhiệt. D. vật trao đổi nhiệt. Câu 6. Câu nào sau đây nói về nội năng là đúng ? A. Nội năng là nhiệt lượng. B. Nội năng của vật A lớn hơn nội năng của vật B thì nhiệt độ của vật cũng lớn hơn nhiệt độ của vật B. C. Nội năng của vật chì thay đổi trong quá trình truyền nhiệt, không thay đổi trong quá trình thực hiện công. D. Nội năng là một dạng năng lượng. Câu 7. Phát biểu nào sau đây về nội năng là không đúng? A. Nội năng là một dạng năng lượng. B. Nội năng là nhiệt lượng. C. Nội năng của một vật có thể tăng hoặc giảm. D. Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Câu 8. Nội năng của một vật là A. tổng động năng và thế năng của vật. B. tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. C. tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công.