Tài liệu bài giảng Khóa Vật lý 10 NGUYÊN LÍ II CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Nguyên lý II của nhiệt động lực học Quá trình thuận nghịch, quá trình không thuận nghịch: + Quá trình thuận nghịch
Trang 1Tài liệu bài giảng (Khóa Vật lý 10) NGUYÊN LÍ II CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Nguyên lý II của nhiệt động lực học
Quá trình thuận nghịch, quá trình không thuận nghịch:
+) Quá trình thuận nghịch là quá trình trong đó vật có thể tự quay về trạng thái ban đầu mà không cần đến
sự can thiệp của bên ngoài VD: Con lắc dao động trong chân không,…
+) Quá trình không thuận nghịch là quá trình mà vật không thể tự quay về trạng thái ban đầu VD: Một
ấm nước nóng sau khi đã tỏa nhiệt ra để nguội đi không thể tự lấy nhiệt từ không khí để trở lại nóng như ban đầu (mặc dù điều này không vi phạm nguyên lý 1)
Nguyên lý II NĐLH: Có 2 cách phát biểu:
+) Nhiệt không thể tự truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn (phát biểu của Claudiut)
+) Động cơ nhiệt không thể hoạt động nều chỉ tiếp xúc với một nguồn nhiệt duy nhất (phát biểu của Cacnô)
Đông cơ chỉ tiếp xúc với một nguồn nhiệt duy nhất gọi là động cơ vĩnh cửu loại II; nguyên lý I phủ nhận
sự tồn tại của loại động cơ này
Động cơ nhiệt:
+) Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi nhiệt lượng thành công Mỗi động cơ nhiệt đều hoạt động ở hai nguồn nhiệt có nhiệt độ khác nhau
+) Nguyên tắc hoạt động: tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng, thực hiện công A đồng thời truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng Q2: Q1 = Q2 + A
+) Hiệu suất của động cơ nhiệt: 1 2
Q Q A
H
(mục đích của động cơ điện là biến đổi nhiệt lượng thành công)
Hiệu suất cực đại đối với động cơ nhiệt lý tưởng: max 1 2
1
T T H
T
Hiệu suất thực tế của động cơ nhiệt chỉ vào khoảng 25% đến 45%
Máy làm lạnh [Tham khảo]
+) Nguyên tắc hoạt động máy làm lạnh: tác nhân nhận nhiệt lượng Q2 từ nguồn lạnh, nhận công A rồi truyền cho nguồn nóng nhiệt lượng Q1: Q1 = Q2 + A
+) Hiệu năng của máy lạnh: 2 2 (mục đích của máy lạnh là với cùng một công tiêu thụ A
ε
A Q Q
nó lấy được càng nhiều nhiệt lượng Q2 từ nguồn lạnh)
Hiệu năng cực đại của máy lạnh: 2
max
1 2
T ε
T T
Nguyên lý II nhiệt động lực học: nhiệt lượng không tự nó truyền từ một vật sang vật nóng hơn hoặc động
cơ nhiệt không thể biến đổi toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành công
truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng 15 kJ
Lời giải:
Nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng: Q1 = 15 + 5 = 20 kJ
Hiệu suất của động cơ: H A 5 0, 25 25%
Q 20
Trang 2Ví dụ 2: Một động cơ nhiệt lý tưởng hoạt động giữa hai nguồn nhiệt 100oC và 25,4oC, thực hiện công 2 kJ
a) Tính hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng và nhiệt lượng mà nó truyền cho nguồn lạnh
b) Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25%?
Lời giải:
a) Hiệu suất của động cơ: 1 2
1
T T 373 298, 4
Suy ra, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng là: Q1 A 10 kJ
H
Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh: Q2 = Q1 – A = 8kJ
b) Nhiệt độ của nguồn nóng để có hiệu suất 25%
o
1
H ' 1 T ' 398K t T ' 273 125 C
T ' 1 H ' 1 0, 25
620C) Biết hiệu suất của động cơ này bằng 2/3 lần hiệu suất lí tưởng ứng với 2 nhiệt độ trên Tính lượng than tiêu thụ trong thời gian 5 giờ Biết năng suất tỏa nhiệt của than là q = 34.106 J
Lời giải:
Hiệu suất cực đại của máy là: 1 2= 0,32
Max
1
T T H
T
Hiệu suất thực của máy là: H = 2/3HMax = 2/3.0,32 = 0,21
Công của máy thực hiện trong 5h: A = P.t
Nhiệt lượng mà nguồn nóng của máy nhận là: 9
1 1
Khối lượng than cần sử dụng trong 5h là: Q1
m 62,9kg q
năng của máy nhiệt
Lời giải:
Hiệu năng của máy nhiệt: 2
T 17 273
9,7
T T 47 17
máy lạnh là 4
a) Tính nhiệt lượng mà máy nhận được từ nguồn lạnh trong mỗi chu trình
b) Nhiệt độ của nguồn lạnh là 17°C Tính nhiệt độ của nguồn nóng
Lời giải:
a) Nhiệt lượng máy nhận được từ nguồn lạnh:
6 2
2
Q
Q A 4.5.10 20 MJ
A
T T T (17 273)
Trang 3Ví dụ 6: Đưa vào tủ lạnh một khối lượng 400 g nước ở 20oC, sau một thời gian, người ta lấy ra được 400
g nước đá ở –5oC Cho biết nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là 4,2 kJ/kgK và 2,1 kJ/kgK, nhiệt nóng chảy của nước đá là 332 kJ/K
a) Hãy tính nhiệt lượng tổng cộng đã được tủ lạnh lấy ra khỏi khối nước làm đá cục này
b) Nếu công tủ lạnh đã tiêu thụ là 75 kJ thì hiệu năng của tủ lạnh là bao nhiêu? Cho biết trong tủ lạnh chỉ
có khối nước đó
Lời giải:
a) Nhiệt lượng tổng cộng khối nước tỏa ra để biến nó thành đá cục ở -5oC là
Q2 = -0,4.332 + 0,4.4,2.(0 – 20) + 0,4.2,1.(-5 – 0) = -170,6 kJ
Do đó nhiệt lượng tủ lạnh đã lấy đi từ khối nước là 170,6 kJ
b) Nếu công do tủ lạnh đã tiêu thụ là A thì hiệu năng của tủ lạnh là Q2 170,6
2, 27
A 75
ĐÂY LÀ 1 FILE NHỎ TRONG GÓI TÀI LIỆU CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10 ĐẦY
ĐỦ SOẠN BỞI GIÁO VIÊN ĐẶNG VIỆT HÙNG FILE WORD
ĐỂ ĐĂNG KÝ TRỌN BỘ VUI LÒNG VÀO LINK SAU
https://tailieuchuan.vn/document/a963/chuyen-de-vat-ly-10-soan-boi-giao-vien-dang-viet-hung-ban-word.html