PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Hiệu suất của động cơ nhiệt:
\(H = \frac{{\left| A \right|}}{{{Q_1}}} = \frac{{\left| {{Q_1} - {Q_2}} \right|}}{{{Q_1}}} < 1\)
Trong đó:
Q1 là nhiệt lượng lấy từ nguồn nóng (J)
Q2 là nhiệt lượng lấy từ nguồn lạnh (J)
A là công có ích của động cơ (J)
2. BÀI TẬP THAM KHẢO
Bài 1: Một viên đạn bằng chì khối lượng m, bay với vận tốc v = 195 m/s, va chạm mềm vào một quả cầu bằng chì cùng khối lượng m đang đứng yên. Nhiệt dung riêng của chì là c = 130 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của viên đạn và quả cầu bằng nhay. Coi nhiệt lượng truyền ra môi trường là không đáng kể. Độ tăng nhiệt độ của viên đạn và quả cầu là
A. 146oC.
B. 73oC.
C. 37oC.
D. 14,6oC.
Giải
Chọn B.
- Theo định luật bảo toàn động lượng:
mv = (m + m’)v ⟹ v’ = v/2.
- Độ hao hụt cơ năng:
\(\Delta {\rm{W}} = \frac{{m{v^2}}}{2} - \frac{{2mv{'^2}}}{2} = \frac{{m{v^2}}}{2} - \frac{{2m{{(\frac{v}{2})}^2}}}{2} = \frac{{m{v^2}}}{4}\)
- Nếu lượng cơ năng này hoàn toàn dùng làm hệ nóng lên thì:
\(\begin{array}{l}
\Rightarrow mc\Delta t = \frac{{m{v^2}}}{4}\\
\Rightarrow \Delta t = \frac{{{v^2}}}{{4c}} = \frac{{{{195}^2}}}{{4.130}} \approx {73^0}C
\end{array}\)
Bài 2: Người ta cung cấp nhiệt lượng cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm và nội năng của chất khí tăng 0,5 J. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xilanh là 20 N. Nhiệt lượng đã cung cấp cho chất khí là
A. 1,5 J. B. 25 J.
C. 40 J. D. 100 J.
Giải
Chọn A
- Độ lớn của công chất khí thực hiện để thắng lực ma sát:
A = Fs = 20.0,05 = 1J.
- Do chất khí nhận nhiệt và thực hiện công nên: A < 0.
Q = ΔU – A = 0,5 + 1 = 1,5 J.
Bài 3: Một lượng không khí nóng được chứa trong một xilanh cách nhiệt đặt nằm ngang có pit-tông có thể dịch chuyển được. Không khí nóng dãn nở đẩy pit-tông dịch chuyển. Nếu không khí nóng thực hiện một công có độ lớn là 2000 J thì nội năng của nó biến đổi một lượng bằng.
A. 2000 J.
B. – 2000 J.
C. 1000 J.
D. – 1000 J.
Giải
Chọn B.
- Áp dụng công thức nguyên lí I NĐLH:
∆U = A + Q
- Vì chất khí thực hiện công và xi lanh cách nhiệt nên
A = -2000 J, Q = 0
Do đó: ∆U = A + Q = - 2000 + 0 = - 2000 J
Bài 4: Trong một quá trình nung nóng đẳng áp ở áp suất 1,5.105 Pa, một chất khí tăng thể tích từ 40 dm3 đến 60 dm3 và tăng nội năng một lượng là 4,28 J. Nhiệt lượng truyền cho chất khí là
A. 1280 J.
B. 3004,28 J.
C. 7280 J.
D. – 1280 J.
Giải
Chọn B.
- Áp dụng công thức nguyên lí I NĐLH:
∆U = A + Q
- Vì chất khí thực hiện công nên:
A = -p.∆V = -1,5.105.(60.10-3 – 40.10-3) = 3000J.
- Khi tăng nội năng một lượng là 4,28 J nên ∆U = 4,28 J
Do đó: Q = ∆U - A = 4,28 + 3000 = 3004,28J.
Bài 5: Nội năng của khối khí tăng 10J khi truyền cho khối khí một nhiệt lượng 30J. Khi đó khối khí đã
A. sinh công là 40J.
B. nhận công là 20J.
C. thực hiện công là 20J.
D. nhận công là 40J.
Giải
Chọn C.
Nội năng của khối khí tăng 10J khi truyền cho khối khí một nhiệt lượng 30J
→ ∆U = 10J và Q = 30J
Mặt khác:
∆U = A + Q → A = ∆U – Q = 10 – 30 = -20J < 0
→ khối khí sinh công 20J
Bài 6: Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,50 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2 và coi áp suất này không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
A. 3.106 (J)
B. 1,5.106 (J)
C. 2.106 (J).
D. 3,5.106 (J)
Giải
Chọn C.
Gọi S là diện tích tiết diện thẳng của xilanh, h là quãng đường pittông dịch chuyển, P là áp suất khí trong xilanh, ta có:
- Công mà chất khí thực hiện có độ lớn là:
A = F.h = P.S.h = P.ΔV = 8.106.0,5 = 4.106 J.
- Vì chất khí thực hiện công và nhận nhiệt nên:
Q > 0, A < 0
Ta có:
ΔU = A + Q = - 4.106 + 6.106 = 2.106 (J)
Vậy độ biến thiên nội năng của khí là ΔU = 2.106 (J)
-----Hết---
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập về Nguyên lý nhiệt động lực học môn Vật Ly 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
