Bài tâp:Áp dụng nguyên lí I nhiệt động lực học (nâng cao)

Tiết 83- Bài tập-Lớp 10-KHTN
Áp dụng nguyên lí I nhiệt động lực học cho khí lí tưởng
Giáo viên thực hiện: Trần Viết Thắng
Trường THPT Chu Văn An Thái Nguyên
Áp dụng nguyên lí I nhiệt động lực học cho khí lí tưởng
A. Mục tiêu bài học
1. Kiến thức:
- Nhớ, vận dụng được công thức tính công của khí lí tưởng trong các quá trình biến đổi để giả các bài tập.
2. Kỷ năng:
- Biết tính công khí thực hiện theo đồ thị p – T - Biết tính công mà khí thực hiện, nhiệt lượng trao đổi, độ biến thiên nội năng.
Tiết 83- Bài tập-Lớp 10-KHTN
Kiểm tra bài cũ:
Điền các hệ thức thích hợp vào bảng sau.
U = Q
U = Q do truyền nhiệt
V = const
A = 0
P = const
A ≠ 0
Q ≠ 0
T = const
U = const
A ≠ 0
Q ≠ 0
Trạng thái cuối  đầu
U = Q + A
U = Q + A
U = 0
U = 0
A = 0
A’ = p(V2-V1) A = - A’
Q = - A
Q = - A (của cả chu trình)
Q = - A (nếu cho biết A)
Q = cm t Q = U
Q = cm t Q = Lm Q=m Q=U - A
Chưa học CT. Đoán biết qua đồ thị p-T
a. Quá trình đẳng tích
Q = U
V = 0  A = 0 
* Q > 0  U > 0
* Q < 0  U < 0
b. Quá trình đẳng áp
V ≠ 0  A ≠ 0 
A = - A’ = - p(V2 – V1)
Q = U + A’
Cần nhớ
Cần nhớ
d. Chu trình
Q = Q1 – Q2
Q = - A
c. Quá trình đẳng nhiệt
Do T không đổi  U = 0
Q = - A = A’
Bài tập 1
1.Câu nào sau đây là đúng? Nội năng của khí lí tưởng:
A. Bao gồm động năng CĐ nhiệt của các phân tử và thế năng tương tác giữa chúng, và phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích.
B. Bao gồm động năng CĐ nhiệt của các phân tử và thế năng tương tác giữa chúng, và phụ thuộc vào nhiệt độ, thể tích và áp suất..
C. Là thế năng tương tác giữa các phân tử khí,và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích.
D. Là động năng chuyển động của các phân tử khí,và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
D. Là động năng chuyển động của các phân tử khí,và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
Bài tập 2
2 .Gọi Q nhiệt lượng truyền cho khí, A, A’ là công mà chất khí nhận từ ngoài và thực hiện lên vật khác, U là độ tăng nội năng của khí . Câu nào sau đây nói về biểu thức nguyên lí I NĐLH là không đúng?
A. Q = A’ (Quá trình đẳng nhiệt)
B. U = Q + A (Quá trình đẳng tích)
C. A’ + Q - U (Quá trình đẳng áp)
D. Q = A’ (Chu trình )
D. Q = A’ (Chu trình )
Bài tập 3
3 .Một lượng khí được dãn từ thể tích V1 đến V2 (V2 > V1). Quá trình lượng khí thực hiện công ít nhất là:
A. Dãn đẳng tích rồi dãn đẳng áp
B. Dãn đẳng nhiệt rồi dãn đẳng tích.
C. Dãn đẳng áp rồi dãn đẳng nhiệt
D. Dãn đẳng nhiệt rồi dãn đẳng áp
A. Dãn đẳng tích rồi dãn đẳng áp
Bài tập 4
4 .Có 1,4 mol khí lí tưởng ở 300 K, cung cấp cho khí nhiệt lượng 1000J, khi đun nóng đẳng áp đến nhiệt độ 350 K. Sau đó làm lạnh đẳng tích đến nhiệt độ ban đầu, rồi nén đăng nhiệt về trạng thái ban đầu. a.Vẽ đồ thị của chu trình trong hệ toạ độ p-V. b.Tính công A’ khí thực hiện trong quá trình đẳng áp. c.Tính độ biến thiên nội năng ở mỗi quá trình. d.Tính nhiệt lượng khí nhận trong quá trình đẳng tích
bài tập 4
Bài giải
a. Đồ thị như hình vẽ
12: đẳng áp. 23: đẳng tích. 31: đẳng nhiệt.
T1= T3 = 300K, p1= p2, V2 = V3.
b. A’12= p1(V2 – V1) = p1 V
p1V1=RT1
p2V2=RT2
 A’12= p1 V= R(T2 –T1) = 581,7J
c. Quá trình 12: U = U2 – U1 = Q + A = Q – A’= 418,3J
Quá trình 23: A = 0; U = U3 – U2 = U1 – U2 = - 418,3J
Quá trình 31: U = 0
d. Quá trình 23: U = Q + A = 0 Q = U = - 418,3J
Bài tập 5 (số 2 SGK)
(1): p1,V1-(2): p2 = p1/2; V2 = 2V1-(3): V3 = 3V1.
Vẽ đồ thị. So sánh công ?
12: đẳng nhiệt. 23: đẳng áp.
* Đồ thị
* A12 > A23
Bài tập 6 (số 3 SGK)
V1=1lit; p1=1atm -V2=2lit-p2=½p1, V3=V2- V4 = 4lit
Vẽ đồ thị p -V. So sánh công A12, A23, A34 ?
12: dãn đẳng nhiệt. 23: làm lạnh. 34 dãn đẳng áp
* Đồ thị
Giải: Không cần đổi đơn vị
* A23=0 (vì V2=V3)
* A12 > A34
Vì S(122lit1lit1) > S(344lit2lit3)
Bài tập 7 (số 4 SGK)
2,5 mol một chất khí lí tưởng ở 300K. Nung nóng đẳng áp thể tích tăng gấp 1,5 lần. Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình Q = 11,04kJ. Tính công mà khí thực hiện và độ tăng nội năng
Giải
Theo ĐL Gay-luy-xac
Theo pt Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ep
pV1=2,5RT1
pV2=2,5RT2
 p(V2 –V1) =2,5R(T2 – T1)
Do đó A’ = 2,5R(T2 – T1) = 3,12kJ
Q = U + A = U – A’ U = Q – A’ = 7,92kJ