Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Giải Vật Lí Lớp 10
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10
• Giải Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
• Sách giáo khoa vật lý 10 nâng cao
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao

đồng thời với việc tìm hiểu cơ chế vĩ mô của các hiện tượng nhiệt, người ta tiến hành nghiên cứu các hiện tượng này ở cấp độ vĩ mô, dựa trên ba khái niệm cơ bản là nội năng, công và nhiệt lượng và đã vận dụng thành công những kết quả nghiên cứu này vào khoa học, công nghệ và đời sống. một trong những thành tựu nghiên cứu quan trọng nhất trong lĩnh vực nàylà việc tìm ra các nguyên lí của nhiệt động lực học.1 – nguyên li i nhiet dong luchoc (ndlh)1. phát biểu nguyên línguyên lí inđlh là sự vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng vào các quá trình biến đổi trạng thái của những đối tượng cấu tạo bởi một số rất lớn các phân tử, nguyên tử. những đối tượng ấy được gọi là hệ nhiệt động (gọi tắt là hệ).ta đã biết, nội năng của một hệ (là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử của hệ) có thể thay đổi bằng hai cách là truyền nhiệt và thực hiện công. nếu hệ đồng thời nhận được công và nhiệt thì theo định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng :độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công }à nhiệt lượng mà hệ nhận được. au = a + o. (33.1)đây là một trong nhiều cách phát biểu nguyên lí inđlh.với quy ước về dấu thích hợp, hệ thức trên có thể dùng để diễn đạt các quá trình biến đổi trạng thái khác như hệ truyền nhiệt, hệ thực hiện công.o> 0 o< 0hình 33.7 quy ước về dấu của a và q.175 xác định dấu của các đại lượng trong hệ thức của nguyên lí i nđlh cho các quá trình hệ thu nhiệt lượng để tăng nội năng đồng thời thực hiện công{o}các hệ thức sau đây diễn tả những quá trình nào ? a) au= q khi q > 0: khi q < 0. b) au = a khi a > 0: khi a < 0. c) au= q + a khi q>0 và a < 0. d) au= q +a' khi q>0 và a > 0,ví dụ : người ta cung cấp cho khí trong một xilanh nằm ngang nhiệt lượng 1,5 j. khí nở ra đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm với một lực có độ lớn là 20 n. tính độ biến thiên nội năng của khí. gidi :công mà chất khí thực hiện có độ lớn là:a = fi = 20.0.05 = 1 j vì khí nhận nhiệt lượng và thực hiện công (a <0), nên theo nguyên lí 1: nđlh, ta có:δu = o + a = 1,5 - 1 = 0,5 jp p. 2 p, 1v,, = v2 v hình 33,2176quy ước về dấu của nhiệt lượng và công: q > 0: hệ nhận nhiệt lượng: q<0: hệ truyền nhiệt lượng: a > 0: hệ nhận công: a < 0: hệ thực hiện công.2. vận dụngcó thể dùng nguyên lí i nđlh để tìm hiểu về sự truyền và chuyển hoá năng lượng, trong các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. sau đây là ví dụ về việc vận dụng nguyên lí i nđlh vào quá trình đẳng tích. trong hệ toạ độ (p, v) quá trình này được biểu diễn bằng đường thẳng vuông góc với trục thể tích. cho chất khí chuyển từ trạng thái 1 (pt, v4, t1) sang trạng thái 2 (p2, v2, t2) (hình 33.2).hãy chứng minh rằng, khi đó hệ thức của nguyên lí inđlh có dạng: au = o trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà chấtkhí nhận được chỉ dùng làm tăng nội năng. quá trình đẳng tích là quá trình truyền nhiệt.ii - nguyên lí|| nhiêt đông luc h0c 1. quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch a) quá trình thuận nghịchkéo một con lắc ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả ra, dưới tác dụng của trọng lực con lắc sẽ dao động. nếu không có ma sát thì con lắc sẽ chuyển động từ a sang b, rồi từ b trở về a. (hình 33.3), quá trình trên là một quá trình thuận nghịch.b) quá trình không thuận nghịch một ấm nước nóng đặt ngoài không khí sẽ tự truyền nhiệt cho không khí và nguội dần cho tới khi nhiệt độ của nước bằng nhiệt độ của không khí. tuy nhiên, ấm nước không thể tự lấy lại nhiệt lượng mình đã truyền cho không khí để trở về trạng thái ban đầu, mặc dù điều này không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. người ta nói quá trình truyền nhiệt là một quá trình không thuận nghịch.nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn, nhưng không thể tự truyền theo chiều ngược lại từ vật lạnh hơn, sang vật nóng hơn. muốn thực hiện “quá trình ngược” này phải dùng một “máy làm lạnh”, nghĩa là phải cần đến sự can thiệp từ bên ngoài.một hòn đá rơi từ trên cao xuống. khi đó cơ năng của hòn đá chuyển hoá dần thành nội năng của hòn đá và không khí xung quanh, làm cho hòn đá và không khí xung quanh nóng lên. trong quá trình này, năng lượng được bảo toàn. tuy nhiên, hòn đá không thể tự lấy lại nội năng của mình và không khí xung quanh để bay trở lại độ cao ban đầu, mặc dù điều này không vi phạm định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. quá trình chuyển hoá năng lượng này cũng là quá trình không thuận nghịch.các thí nghiệm cho thấy, cơ năng có thể chuyển hoá hoàn toàn thành nội năng, nhưng ngược lại, nội năng không thể chuyển hoá hoàn toàn thành cơ năng. sự chuyển hoá giữa cơ năng và nội năng cũng là một quá trình không thuận nghịch.như vậy, trong tự nhiên có nhiều quá trình chỉ có thể tự xảy ra theo một chiều xác định, không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại mặc dù điều này không vi phạm nguyên lí inđlh.12-wlto-a##ình 33,3177 r. clau-di-ut (rudolf clausius, 1822 - 1888) nhà vật | người đứcvề mùa hè, người ta có thể dùng máy điều hoà nhiệt độ để truyền nhiệt từ trong phòng ra ngoài trời, mặc dù nhiệt độ ngoài trời cao hơn trong phòng. hỏi điều này có vị phạm nguyên lí tinđlh không ? tại sao ?s. cac-no (sadi carnot, 1796 - 1832) nhà vật ii người pháp hãy chứng minh rằng, cách phát biểu trên không vi phạmđịnh luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.1782. nguyên lí 11 nhiệt động lực họca) cách phát biểu của clau-di-útnhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật jing hon.попg. mệnh đề trên được clau-di-út, phát biểu vào năm 1850, sau đó được coi là một cách phát biểu của nguyên líiinđlh. mệnh đề này không phủ nhận khả năng truyền nhiệt từ một vật sang vật nóng hơn, chỉ khẳng định là điều này không thể tự xảy ra được.b) cách phát biểu của các-nô động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.3. vận dụng nguyên lí ii nđlh có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kĩ thuật. ví dụ : có thể dùng nguyên lí ii để giải thích nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt. mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là : 1. nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng: 2. bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công gọi là tác nhân và các thiết bị phát động; 3. nguồn lạnh để tì hiệt lượng do tác nh12-wlo-b nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng q1 cho bộ phận phát động để bộ phận này chuyển hoá thành công a. theo nguyên lí ii thì bộ phận phát động không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. do đó, cần có nguồn lạnh để nhận phần nhiệt lượng q, còn lại, chưa được chuyển hoá thành công (hình 33,4). cũng vì thế mà hiệu suất của động cơ nhiệt hình 33,4 a h = 1-1 luôn nhỏ hơn 1. ovì theo quy ước dấu, công sinh ra có giá trị âm, nên trong công thức trên ta viết là giá trị tuyệt đối của a để hiệu suất luôn là một đại lượng số học.nguyên lí indlh: độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và hê nhân đưoc.au = a + o. quy ước về dấu:o => 0 : hệ nhận nhiệt lượng: o< 0 : hệ truyền nhiệt lượng; a > 0 : hệ nhận công; 4 < 0 : hệ thực hiện công.nguyên lí 11 ndlh: nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn. động co nhiệt không thể chuyển họá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.câu hởi va bằi tâp1. phát biểu và viết hệ thức của nguyên | 3. trong các hệ thức sau, hệ thức nào diễn i nđlh. nêu tên, đơn vị và quy ước dấu của tả quá trình nung nóng khí trong một bình kíncác đại lượng trong hệ thức. khi bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình ? 2. phát biểu nguyên || linđlh. a. au = a; b.au = q+a; c. au = 0; d. au = q.179 4. trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh trong một xilanh. tính độ biến thiên nội năng công thì qvà a trong hệ thức au=a+ qphải của khí, biết khí truyền ra môi trường xungcó giá trị nào. sau đây ? quanh nhiệt lượng 20 j. a. o<0 và a > 0; b. q>0 và a > 0: 7. người ta truyền cho khí trong xilanh nhiệt c. q>0 và a < 0: d. o. co wa a co. lượng 100 j. khi nở ra thực hiện công 70 j5. trường hợp nào sau đây ứng với quá trình đăng tích khi nhiệt độ tăng ? a. au = qvc. qx 0, 8. khi truyền nhiệt lượng 6.103 j cho khí trong b.aj=q+awóa>0; một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,50 mo. c.au=q+awóia<0; tính độ biến thiên nội năng của khí. biết áp d. au = ovdi o co. suất của khí là 8.10°nim” và coiáp suất này 6. người ta thực hiện công 100 j để nén khí không đổi trong quá trình khí thực hiện công.đẩy pit-tông lên. tính độ biến thiên nội năng ủa khí.đông co nhiêt vả vấn đê ô nhiêm môi trưôngsử dụng động cơ nhiệt luôn gắn liền với việc khai thác các nhiên liệu như than đá, dầu lứa, khí đốt. việc các nguồn nhiên liệu trên đang cạn kiệt dần là một nguy cơ đối với cuộc sống của con người tuy nhiên, còn một nguy cơ nữa mà con người đang phải đối mặt. đó là việc các nhiên liệu bị đốt cháy trong động cơ nhiệt đang làm ô nhiễm môi trường sống của con người và các sinh vật khác trên trái đất. " mọi động cơ nhiệt, kể cả những động cơ hiện đại nhất mà con người hi vọng có thể chế tạo ra được trong tương lai, cũng không thể chuyến hoá hoàn toàn nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra thành công cơ học mà phải toả một phần nhiệt lượng này vào khí quyển. nhiệt lượng động hiệ ܬ ܘ ܢ ܐ ܬ ܓܠܐ khí quyế l hiệt độ khí quyế o hơn mức bình thường. hầu hết các sinh vật trên trái đất đều quen sống ở môi trường có nhiệt độ trong khoảng từ 0°c đến 50°c (trừ một số vị rút đặc biệt) và rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ bất thường. do đó, sự tăng nhiệt độ bất thường do các động cơ nhiệt gây ra sẽ ảnh hướng xấu đến sự sinh sản và tăng trướng của các sinh vật trên trái đất. ngoài ra việc tăng nhiệt độ bất thường của khí quyến còn là nguyên nhân gây ra các thiên tai, đe doạ cuộc sống của con người và các sinh vật khác. mặt khác, để làm nguội các động cơ nhiệt công suất lớn dùng trong các nhà máy, người ta thường dùng nước. dòng nước, sau khi làm nguội động cơ nhiệt, có nhiệt độ rất cao được thải vào các sông, hồ... làm cho nhiệt độ của nước sông, hồ cao hơn mức bình thường. việc thay đối nhiệt độ bất thường của nước sông, hồ ảnh hướng đến quá trình sinh sản. cũng như tăng trưởng của các loài thuỷ sản. người ta đã phải lên tiếng cánh báo nhiều lần về sự huỷ diệt của nhiều loài thuỷ sản sống ở sông, hồ gần những nhà máy sử dụng động cơ nhiệt.18ongoài việc gây ra “ô nhiễm nhiệt” nêu trên, các động cơ nhiệt còn làm ô nhiễm môi trường bới các khí độc do việc đốt cháy các nhiên liệu toả ra. xăng chắng hạn, khi bị đốt cháy thái ra rất nhiều khí độc trong đó đặc biệt nguy hiểm là khí cacbon ôxit (co) và hơi chỉ (nếu là xăng có pha chì). người ta đã đưa ra nhiều đạo luật đế hạn chế việc làm ô nhiễm môi trường bằng khí độc của các động cơ nhiệt như quy định phái lắp bộ phận điều chính để giảm lượng khí co thái vào khí quyến, cấm dùng xăng pha chì, khuyến khích sử dụng các phương tiện giao thông không có động cơ nhiệt như xe đạp, xe máy và xe ô tô dùng động cơ điện. tuy nhiên các biện pháp trên đều chưa đạt được những kết quá mong muốn. môi trường vẫn tiếp tục bị ô nhiễm.người ta đang nghiên cứu việc khai thác năng lượng từ "hiđrô nặng”. nếu việc này thành công thì không những không lo thiếu nhiên liệu vì hiđrô nặng được điều chế từ nguồn nước biến gần như vô tận,\mà còn không lo môi trường bị ô nhiễm khí độc do động cơ chạy bằng nhiên liệu này không sinh ra khí độc.trong khi chưa tìm ra nguồn nhiên liệu mới thì chúng ta phải biết sứ dụng một cách tiết kiệm nhất và hiệu quá nhất những nhiên liệu hiện có, hạn chế đến mức thấp nhất sự ô nhiễm nhiệt cũng như sự ô nhiễm khí độc do các động cơ nhiệt gây ra.một số hình ảnh gây ô nhiễm môi trường181 ống κέτ chuong vi co sở của nhiêt đông luc hqc1 - nôi nảng va su biên thiên nôi nảngtrong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.có thể làm thay đổi nội năng bằng các quá trình thực hiện công, truyền nhiệt. số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình thực hiện công là công. số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng.ii - các nguyên lí của nhiêt đông luc h0c (nđlh) nguyên lí i nđlh : độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được. δu = a + oquy ước về dấu :q> 0: hệ nhận nhiệt lượng;q<0: hệ truyền nhiệt lượng;a > 0: hệ nhận công;a <0: hệ thực hiện công.nguyên lí ii nđlh : nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn.động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.