Giáo án Vật lý lớp 10- tiết 13: Bài tập nội năng- Các nguyên lý nhiệt động lực học

BÀI TẬP NỘI NĂNG- CÁC NGUYÊN LÝ
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
MỤC TIÊU
Kiến thức
Củng cố lại các kiến thức về Nhiệt động lực học.
Vận dụng để giải quyết các hiện tượng nhiệt, bài toán nhiệt. 
Kỹ năng
Vận dụng được nguyên lý I NĐLH, công thức tính hiệu suất động cơ nhiệt, hiệu năng của máy thu.
Áp dụng thành thạo các phương trình trạng thái trong các quá trình.
CHUẨN BỊ
Giáo viên
Chuẩn bị một số bài tập và SBT
Học sinh
- Ôn lại toàn bộ kiến thức chương VIII và phương trình trạng thái của khí lý tưởng.
TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
Hoạt động 1 (15phút).
	Một cốc nhôm có khối lượng 100g chứa 300g nước ở nhiệt độ 200C. Người ta thả vào cốc nước một chiếc thìa đồng khối lượng 75g vừa rút ra khỏi nồi nước sôi ở 1000C. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.độ, của đồng là 380J/kg.độ, và của nước là 4,19.103J/kg.độ.
Hoạt động của GV, HS
Nội dung chính của bài
GV: Yêu cầu HS nêu công thức tính nhiệt lượng nhận vào hay tỏa ra. 
HS: Q = mcDt
GV: Yêu cầu HS tóm tắt bài toán 
HS: * Tóm tắt
m1 = 100g = 0,1kg
m2 = 300g = 0,3kg
t1 = 20oC
m3 = 75g = 0,075kg
t2 = 100oC
c1 = 880 J/kg.K
c2 = 380 J/kg.K
c3 = 4,19.103 J/kg.K
Tìm nhiệt độ cân bằng của cốc nước tcb.
Gọi tcb là nhiệt độ khi hệ đạt trạng thái cân bằng nhiệt.
- Nhiệt lượng chiếc thìa đồng đã tỏa ra
Qtỏa = m3.c3.(t2 – tcb)
- Nhiệt lượng cốc nhôm và nước đã thu vào 
Qthu = (m1.c1 + m2.c2).(tcb – t1)
Khi có sự cân bằng nhiệt thì 
Qthu = Qtỏa
(m1.c1 + m2.c2).(tcb – t1) = m3.c3.(t2 – tcb)
Thay số vào và giải ra kết quả
tcb = 22oC
 Hoạt động 2 (15phút).
	Lấy 2,5mol một chất khí lí tưởng ở nhiệt độ 300K. Nung nóng đẳng áp lượng khí này cho đến khi thể tích của nó bằng 1,5 lần thể tích lúc đầu. Nhiệt lượng cung cấp cho khí trong quá trình này là 11,4kJ. Tính công mà khí thực hiện và độ tăng nội năng.
Hoạt động của GV, HS
Nội dung chính của bài
GV: Gọi HS lên bảng tự tóm tắt và giải bài toán. 
HS : * Tóm tắt
n = 2,5 mol
T1 = 300K, p1 , V1
T2 , p2 = p1 , V2 = 1,5.V1
Q = 11,04kJ = 11040J
Tìm công mà khí thực hiện và độ tăng nội năng
- Công mà khí đã thực hiện trong quá trình đẳng áp
A’ = p.DV = p(V2 – V1) = p.0,5V1
Mặt khác p1.V1 = n.R.T1
Do đó công mà khí thực hiện là 
A’ = 0,5.n.R.T1
A’ = 0,5.2,5.8,31.300 = 3116,25 J
Nói cách khác khí đã nhận công –A = A’ 
- Áp dụng nguyên lý I NĐLH
DU = Q + A = Q – A’
DU = 11040 – 3116,25 = 7923,75 J
Hoạt động 3 (15phút) .
Ở một động cơ nhiệt, nhiệt độ của nguồn nóng là 5200C, của nguồn lạnh là 200C. Hỏi công cực đại mà động cơ thực hiện được nếu nó nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 107J? Công cực đại là công mà động cơ nhiệt sinh ra nếu hiệu suất của nó là cực đại.
Hoạt động của GV, HS
Nội dung chính của bài
GV: Gọi HS lên bảng tự tóm tắt và giải bài toán. 
HS : * Tóm tắt
H = ½ Hmax
T1 = 227 + 273 = 500K
T2 = 77 + 273 = 350K
t = 1h = 3600s
m = 700 kg
q = 31.106 J/kg
Tính công suất của máy hơi nước.
Ta có
Công mà máy hơi nước đã thực hiện trong 1h là 
Þ A = 
A = 
 A = 3255´106 (J)
Công suất của máy hơi nước
P = 
CỦNG CỐ :
Làm các bài tập SBT.