02 nguyen ly thu nhat nhiet dong luc hoc

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Tóm tắt lý thuyết: 1... Sau khi hơ nóng, áp suất trong bình lên tới 5at.. Hỏi: a Nhiệt độ của khí sau khi hơ nóng; b Thể tích của bìn

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Tóm tắt lý thuyết:

1 Nguyên lý thứ nhất:

U U U A Q

     , trong đó: U là độ biến thiên nội năng, A và Q là công và nhiệt mà hệ nhận được trong quá trình biến đổi

A>0,Q>0 – thực sự nhận công hoặc nhiệt;

A<0,Q<0 – hệ sinh công hoặc tỏa nhiệt (nhận công và nhiệt âm);

A A;Q Q là công mà nhiệt mà hệ thực sự sinh (tỏa) ra

Q  U A

2 Công trong quá trình cân bằng

2

1

V

2

A    A pdV

3 Nhiệt trong quá trình cân bằng

Q

c

mdT



kg.K

  Q mcdT; Q

m dT

 

mol.K

m

Q CdT

 



4 Khảo sát các quá trình cân bằng

a) Quá trình đẳng tích V = const

1

V

V

A pdV 0

1

T

T

- Độ biến thiên nội năng:     U A Q Q mC TV



V i

2

  - nhiệt dung mol đẳng tích

b) Quá trình đẳng áp p = const

1

V

V

A pdV p(V V ) 

1

T

T

- Độ biến thiên nội năng:    U A Q p(V V )1 2 mC Tp



Mặt khác: pVmRTp(V V )1 2 mR(T T )1 2  mR T



C C R- hệ thức Mayer,

p

V

C i 2



   - hệ thức Poisson

 - là hệ số Poisson hay chỉ số đoạn nhiệt

c) Quá trình đẳng nhiệt T = const

- Công: 2

1

V

V

1

V

V

- Độ biến thiên nội năng: U m i R T 0

2



d) Quá trình đoạn nhiệt Q = 0

2

       



2

  



2

    

V

C C



Thích phân 2 vế: ln T ( 1)ln V const    ln(TV ) const 1  TV 1const

Từ phương trình trạng thái có thể suy ra thêm được các phương trình tương đương:

1

m RT

p











1

V V

A pdV

1

1 V

1 V





2 2 1 1 p V p V

p V p V A

1

 

1

RT T

1 T

Các bài tập cần làm: 8.1, 8.2, 8.4, 8.5, 8.9, 8.10, 8.12, 8.14, 8.16, 8.17, 8.24, 8.25, 8.27, 8.29, 8.31, 8.34

MỘT SỐ BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG

Bài 8.4 Một bình kín chứa 14g khí Nito ở áp suất 1at và nhiệt độ 27 C0 Sau khi hơ nóng, áp suất trong bình lên tới 5at Hỏi:

a) Nhiệt độ của khí sau khi hơ nóng;

b) Thể tích của bình;

c) Độ tăng nội năng của khí

Tóm tắt:

2

a)T ?

b)V ?

c) U ?





 

Bài giải:

b) Phương trình trạng thái khí lý tưởng: 3  

1



c) V = const  A = 0 

V

U Q C T 8,31 1500 300 12465 J 12,465 kJ

28 2

Bài 8.9 6,5g Hidro ở nhiệt độ 27 C0 , nhận được nhiệt nên thể tích giãn nở gấp đôi, trong điều kiện áp suất không đổi Tính:

a) Công mà khối khí sinh ra;

b) Độ biến thiên nội năng của khối khí;

c) Nhiệt lượng đã cung cấp cho khối khí

Tóm tắt:

 

1

V

V a) A ?

b) U ?

c)Q ?



 

 



Bài giải:

1

V

V

2



b) U mC TV m i R T T 2 1

2

      

từ đó: U m iR T T 2 1 m iR 2T T 1 1 m iR T1 6,5 5 8,31 300 20255 J 

                

c) Theo nguyên lý 1: Q  U A 20255 8102 28357 J    

Bài 8.14 10g khí Oxy ở áp suất 3at và nhiệt độ 100C được hơ nóng đẳng áp và giãn nở đến thể tích 10 lít Tìm:

a) Nhiệt lượng cung cấp cho khối khí;

b) Độ biến thiên nội năng của khối khí;

c) Công do khí sinh ra khi giãn nở

Tóm tắt:

 

a)Q ?

b) U ?

c)A ?



 

 

Bài giải:

a) Q mC Tp m i 2R T T 2 1 i 2 pV2 mRT1



b) U mC TV i pV2 mRT1 i Q 5.7728 5520 J 

c) A Q    U 7728 5520 2208 J   

Bài 8.31 Một khối khí (lưỡng nguyên tử - sách bài tập cho thiếu dữ kiện này) thực hiện 1 chu trình như trên

hình vẽ, trong đó 1-2 và 3-4 là 2 quá trình đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ T1 và T2, 2-3 và 4-1 là 2 quá trình đoạn nhiệt Cho biết:

V1 = 2 lít, T1 = 400K, V2 = 5 lít, p1 = 7at, V3 = 8 lít

Tìm:

a) p2, p3, p4, V4, T2;

b) Công do khối khí thực hiện trong từng quá trình và trong cả chu trình;

c) Nhiệt mà khối khí nhận được (hoặc tỏa ra) trong từng quá trình đẳng nhiệt

  3 3   3 3   3 3

b)A ?;

c)Q ?





2



23 đoạn nhiệt:

 

1,4 2

3



 

3

 

1,4

1

4





4

b) Công mà khối khí thực hiện:

- trong quá trình 12 (đẳng nhiệt):

 

2

1

V



- Trong quá trình đoạn nhiệt 23:

3

2

1 V

2 V

V



Thay số:

 

3

2 2

23

2

V

- Trong quá trình đẳng nhiệt 34:

 

4

3

V



- Trong quá trình đoạn nhiệt 41:

1

4

1 V

4 V



Thay số:

 

41

4

Cả chu trình: A 1258 588 1043 588 219 J       

c) Khí chỉ nhận (tỏa) nhiệt trong 2 quá trình đẳng nhiệt:

 

12 12

Q A 1258 J và Q34 A34  1043 J  suy ra: Q Q 12Q34 1258 1043 215 J   

Bài 8.34 Vẽ các đồ thị của những quá trình đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt và đoạn nhiệt của giản đồ:

a) (1): Đẳng tích:

p=const.T (2): Đẳng áp:

p=const (3): Đẳng nhiệt:

T=const (4): Đoạn nhiệt:

1

p T





b) (1): Đẳng tích: V=const (2): Đẳng áp: V=const.T (3): Đẳng nhiệt: T=const (4): Đoạn nhiệt:V T 1 1

c) (1): Đẳng tích:

m i

2



(2): Đẳng áp:

m i

2



(3): Đẳng nhiệt:

0

m i

2



 (4): Đoạn nhiệt:

m i

2





c) (1): Đẳng tích: V=const (2): Đẳng áp:

(3): Đẳng nhiệt:

0

m i

2

 (4): Đoạn nhiệt:

1

