7
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI
Đơn vị: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh
Mã số: ................................
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
BÀI TẬP NGUYÊN LÍ I
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Người thực hiện: NGUYỄN HÀ NAM
Lĩnh vực nghiên cứu:
- Quản lý giáo dục
- Phương pháp dạy học bộ môn: .............................
- Lĩnh vực khác: .......................................................
Năm học: 2011 - 2012
2
BM02-LLKHSKKN
SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
2.2.1.
Họ và tên: Nguyễn Hà Nam
2.2.2.
Ngày tháng năm sinh: 27/01/1986
2.2.3.
Nam, nữ: Nam
2.2.4.
Địa chỉ: 39A, KP4, phường Tân Phong, Biên Hòa, Đồng Nai
2.2.5.
Điện thoại: 0919339917
2.2.6.
E-mail:
[email protected]
2.2.7.
Chức vụ: Giáo viên vật lí
2.2.8.
Đơn vị công tác: Trường THPT chuyên Lương Thế Vinh
II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cao Học
- Năm nhận bằng: 2011
- Chuyên ngành đào tạo: Vật Lí Nguyên Tử Hạt Nhân và Năng Lượng Cao.
III.KINH NGHIỆM KHOA HỌC
- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Vật Lí
Số năm có kinh nghiệm: 4
- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:
+ Chuyên đề: “Giải các bài toán trong hệ quy chiếu quán tính và phi quán
tính”.
+ Chuyên đề: “Các mẫu cấu trúc hạt nhân”.
+ Chuyên đề: “Các vấn đề về phân rã hạt nhân”.
3
BÀI TẬP NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Do nhu cầu thực tế giảng dạy, tôi được phân công phụ trách giảng dạy phần
Nhiệt học cho lớp 10 chuyên lý, đòi hỏi phải có một hệ thống những bài tập
chuyên sâu về Nhiệt học. Vì vậy tôi đã sưu tầm, giải và hệ thống lại các bài tập về
Nhiệt học. Thông qua đề tài này tác giả hi vọng có thể giúp ích cho các giáo viên
và học sinh có thể tìm hiểu sâu thêm về các bài toán
II. TỔ CHỨC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
1. Cơ sở lý luận
Nội dung của đề tài là hệ thống lại bài tập về nguyên lí I Nhiệt Động Lực Học.
2. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài
2.1. Lí thuyết
ΔU = A + Q
2.1.1. Nguyên lí I NĐLH:
trong đó: U: độ biến thiên nội năng của hệ
A: công mà hệ nhận được.
Q: nhiệt lượng mà hệ nhận được.
Cách phát biểu khác: Q = U + A’
trong đó: A’: công mà hệ sinh ra.
2.1.2. Áp dụng nguyên lí I cho các quá trình
Quá trình
Đẳng nhiệt
U
Q
A
nRTln
V1
p
nRTln 2
V2
p1
0
-A
Đẳng tích
nCVT
nCVT
0
(V=const)
Đẳng áp (p=const)
Đoạn nhiệt
nCVT
nCVT
nCpT
0
-pV
(T=const)
(Q = 0)
pV γ = const
TV γ 1 const
p 2 V2 - p1V1
γ-1
4
hay
Tp
1γ
γ
nRT1 T2
1
γ 1 T1
const
Quá trình thuận nghịch
1γ
p1V1 V2
1
γ - 1 V1
trong đó:
i
CV R
2
CV là nhiệt dung mol đẳng tích:
CV là nhiệt dung mol đẳng áp:
Cp
i+2
R = CV + R
2
i là số bậc tự do (khí đơn nguyên tử i = 3; khí lưỡng nguyên tử i = 5; khí từ 3
nguyên tử trở lên i = 6)
: hệ số Poát-xông:
γ
Cp
CV
*Chứng minh công thức tính công của quá trình đoạn nhiệt:
Quá trình đoạn nhiệt có Q = 0, theo nguyên lí thứ I của nhiệt động lực học:
A’ = - U = nCV (T2 – T1)
Biết :
CV
i
R
R
2
1
;
n là số mol khí.
P1V1 = nRT1 ;
P2V2 = nRT2
Công A’ do khí sinh ra :
A'
PV
1 1 PV
2 2
1
hoặc nếu tính theo nhiệt độ thì :
(1)
5
A'
PV
T
1 1
(1 2 )
1
T1
(2)
Nếu quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch thì có thể dùng đến TV-1 = const,
từ đó tính được :
1
2 2
TV
1
1 1
TV
hay
T2
V
( 1 ) 1
T1
V2
Thay vào (2) ta có :
A'
PV
V
1 1
[1 ( 1 ) 1 ]
1
V2
(3)
Đối với khí lưỡng nguyên tử thì : i = 5 ;
Cp
CV
7
5
Nếu quá trình thuận nghịch thì ba công thức (1) , (2) và (3) tương đương
nhau.
Trong từng trường hợp cụ thể, tùy theo dữ kiện được biết (2 trong 3 thông số
P, V, T), có thể chọn công thức nào thuận lợi nhất cho cách tính toán.
Nếu quá trình không thuận nghịch thì chỉ có công thức (1) và (2) là đúng còn
(3) không đúng nữa.
2.2. Bài tập
2.2.1. Cho một bình cách nhiệt chứa khí lí tưởng ở nhiệt độ T và áp suất p. Biết nội
năng của khí là U = CvT (Cv là một hằng số đã biết). Hỏi cần truyền cho khí một
nhiệt lượng Q bằng bao nhiêu để áp suất khí tăng thêm một lượng là p?
Giải
Thể tích bình không đổi nên khối khí trong bình biến đổi đẳng tích: A = 0
Q = U = CVT
(1)
Áp dụng định luật Sác-lơ:
p' T '
p T
p
T
T
p T
p
T
p
(2)
6
Thế (2) vào (1):
Q CV T
p
p
2.2.2. Nén đẳng nhiệt 3 l không khí ở áp suất 1 at. Tìm nhiệt lượng tỏa ra, biết rằng
thể tích cuối cùng chỉ còn bằng 1/10 thể tích ban đầu
Giải
Quá trình đẳng nhiệt U = 0
Nhiệt lượng tỏa ra bằng công khối khí nhận được:
nRTln
Q’ = -Q = A =
V1
V
p1V1ln 1 676 (J)
V2
V2
2.2.3. Có một mol khí Hêli ở nhiệt độ 0oC chứa trong một xi lanh cách nhiệt lí
tưởng, có píttông đậy kín. Hỏi cần phải thực hiện một công bao nhiêu để nén cho
thể tích khí giảm còn một nửa thể tích ban đầu? Bỏ qua các ma sát.
Giải
Quá trình đoạn nhiệt có Q = 0
Quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch
1γ
nRT V 1 γ
p1V1 V2
1
A
1
2 1
γ - 1 V1
γ - 1 V1
Thay số khí đơn nguyên tử :
i=3;
Cp
CV
5
3 ; n = 1mol ; T = 273K ; R = 8,31J/molK.
1
5
1
1.8, 31.273
A
[(2) 3 1] 2000 (J)
5
1
3
Công của ngoại lực đã thực hiện bằng công khối khí nhận được : A = 2000J
2.2.4. Người ta muốn nén 10 l khí oxy đến thể tích 2 l. Nên dùng quá trình nào
trong 3 quá trình: đẳng áp, đẳng nhiệt, đoạn nhiệt (thuận nghịch)?
Giải
7
V
V
A I p(V1 V2 ) = pV1 1 2 nRT1 1 2
V1
V1
Đẳng áp:
Đẳng nhiệt:
A II = nRT1ln
V1
V2
nRT1 V2
A III
γ - 1 V1
Đoạn nhiệt:
1γ
1
AII
A
2; III 2,8
AI
Ta có AI
Nén bằng quá trình nào càng tốn ít công (công khối khí nhận được càng nhỏ) thì
càng có lợi
Vâ ây: đẳng áp > đẳng nhiê ât > đoạn nhiê ât
2.2.5. Một khối khí Nitơ đựng trong một xi-lanh. Người ta thực hiện tuần tự 3 quá
trình thay đổi trạng thái:
- Dãn đoạn nhiệt từ thể tích V1=1 l tới thể tích V2=3 l.
- Dãn đẳng áp từ V2 tới V3=5 l.
-Dãn đẳng nhiệt từ V3 tới V4=7 l.
Nhiệt độ và áp suất ban đầu của khối khí là T1=290K, p1=6,58.105 Pa.
Tính công mà khối khí sinh ra, độ biến thiên nội năng và nhiệt lượng nhận được
trong mỗi quá trình biến đổi.
ĐS: (Q=0) A’= 584 J; U = -584 J; Q = 0
(p=const) A’= 284 J; U = 707 J; Q = 990
(T=const) A’= 238 J; U = 0 J; Q = 238J
2.2.6. Khí lý tưởng có chỉ số đoạn nhiệt C p/Cv= dãn theo qui luật p = V, là
hằng số. Thể tích ban đầu của khí là Vo, thể tích cuối là NVo. Hãy tính :
a) Độ tăng nội năng của khí.
b) Công mà khí sinh ra.
c) Nhiệt dung mol của khí trong quá trình đó.
Giải
a) Độ tăng nội năng của hệ : U = nCvT = i(pV-p0V0)/2
8
U = iV0(Np-p0)/2 = iV02 (N2 – 1 )/2 > 0
V
b) Công mà khí thực hiện :
vì N > 1
V
1
A pdV VdV (V 2 V0 2 )
2
V0
V0
A = V02( N2 – 1 )/2 > 1
c) Tính nhiệt dung mol C của khí trong quá trình :
Áp dụng nguyên lí thứ I của nhiệt động lực học: Q = U + A
Với Q = nCT nCT = iV02 (N2 – 1 )/2 + V02( N2 – 1 )/2
C
(i 1) R (1 ) R
2
2( 1)
Vì i = 2 /( - 1 )
2.2.7. Trong một xi lanh hình trụ đặt thẳng đứng có chứa một chất khí lí
tưởng bị giam dưới một píttông khối lượng M, tiết diện S và píttông có
thể dễ dàng chuyển động không ma sát trong xi lanh. Ban đầu, píttông
được giữ ở một độ cao h so với đáy xi lanh để sao cho áp suất của khí
bên trong bằng áp suất khí quyển Po, rồi sau đó người ta thả pít-tông ra. Coi thành
xi lanh và píttông là cách nhiệt. Biết nhiệt độ ban đầu của khí trong xi lanh là T o
và hệ số đoạn nhiệt của khí là
Cp
CV
const
. Tính nhiệt độ, công thực hiện khi pít-
tông ở trạng thái cân bằng.Xét hai trường hợp quá trình xảy ra thuận nghịch và quá
trình xảy ra không thuận nghịch.
Giải
Gọi x là quãng đường di chuyển của pít-tông từ đầu đến vị trí cân bằng. Chiều cao
khối khí còn lại là h’. Công của ngoại lực tác dụng lên khối khí bằng công khối khí
nhận được
Công của ngoại lực tác dụng lên chất khí :
A = Mgx + PoSx = (Mg + PoS)(h – h’)
Phương trình trạng thái khí lí tưởng :
(1)
9
Po.S.h = nRTo
(n là số mol khí chứa trong bình)
P.S.h’ = nRT
h'
P0 T
. .h
P T0
(2)
Nguyên lí thứ I của nhiệt động lực học :
U = Q + A
Quá trình đoạn nhiệt có Q = 0; suy ra :
A = U = nCV (T – To)
Biết :
CV
i
R
R
2
1
Từ (1) và (3) ta có:
n
;
(3)
Po Sh
RTo
nR (T – To)/( - 1) = (Mg + PoS)(h – h’)
Điều kiện cân bằng của píttông :
h'
Thay (5) vào (2) :
P.S = PoS + Mg
Po ShT
( P0 S Mg )To
(4)
(5)
(6)
Thay (6) vào (4) :
Mgh Po Sh
Mgh
Po ShT Po Sh(T To )
To
To ( 1)
Po Sh(T To ) Po Sh(T To )
To
To ( 1)
T To [1
Mg ( 1)
]
Po S
2.2.8. Trong hình trụ dưới pítông không trọng lượng diện tích S có chất khí dưới áp
suất Po và nhiệt độ To. Thể tích trong của hình trụ được phân thành hai phần bằng
nhau bởi vách ngăn nằm ngang cố định có khe hẹp. Tải khối lượng M đặt lên
10
píttông dưới tác dụng của nó píttông dịch tới sát vách ngăn. Tìm nhiệt độ T 1 của
khí trong hình trụ nếu thành hình trụ và píttông không truyền nhiệt. Cho CV = 2,5R
Giải
Hiểu là ban đầu pittông nằm yên nên áp suất khí quyển pk = p0
Gọi x là quãng đường di chuyển của píttông.
Công của ngoại lực tác dụng lên chất khí :
A = Mgx + poSx
Phương trình trạng thái khí lí tưởng :
po.S.2x = nRTo
(n là số mol khí chứa trong bình)
p.S.x = nRT
T = p.To/2po
Nguyên lí thứ I của nhiệt động lực học :
Quá trình đoạn nhiệt có Q = 0 ;
U=Q+A
suy ra :
A = U = nCV (T – To)
Biết :
CV
i
R
R
2
1
;
suy ra : A = niR (T – To)/2 = Mgx + poSx
T To
( Mg po S ).2 x
niR
T To
( Mg po S ).To
po Si
Khí lưỡng nguyên tử i = 5
T To (1, 2
Mg
)
5 po S
P
2.2.9. Một mol khí lí tưởng đơn nguyên tử được giữ trong
một xi-lanh cách nhiệt nằm ngang và một pít-tông P cũng
cách nhiệt. Píttông P gắn vào đầu một lò xo L, lò xo L
P1, T1
L
nằm dọc theo trục của xi-lanh, đầu kia của lò xo L gắn vào cuối của xi lanh. Trong
11
xi lanh ngoài phần chứa khí là chân không. Ban đầu giữ cho pittông P ở vị trí mà lò
xo không bị biến dạng, khi đó khí trong xi-lanh có áp suất P1 = 7 kPa và nhiệt độ T1
= 308 K. Thả cho pít-tông P chuyển động thì thấy khí giãn ra, đến trạng thái cân
bằng cuối cùng thì thể tích của khí gấp đôi thể tích ban đầu. Tìm nhiệt độ T 2 và áp
suất P2 của khí đó.
Giải
Quá trình dãn khí là đoạn nhiệt không thuận nghịch
Theo nguyên lí I NĐLH: U + A’= 0 U
= -A’
Khí lí tưởng đơn nguyên tử nên:
ΔU
(1)
3
3
3
R(T2 T1 ) = (p 2 V2 p1V1 ) = V1 (2p 2 p1 )
2
2
2
Công khối khí sinh ra làm nén lò xo một đoạn x, vậy:
(2)
A'
Khi cân bằng: kx = p2S
(S là tiết diện pít-tông)
2
kx = p 2Sx = p 2 V p 2 (V2 V1 ) p 2V1
1 2
kx
2
(3)
(4)
1
A' p 2 V1
2
Thế (4) vào (3) ta có:
(5)
3
1
3
V1 (2p 2 p1 ) p 2 V1 p 2 p1 3 kPa
2
7
Thế (2), (5) vào (1): 2
Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng:
p1V1 p 2 V2
p V
3
T2 2 . 2 .T1 .2.308 264 K
T1
T2
p1 V1
7
2.2.10. Một xi lanh kín hình trụ đặt thẳng đứng, bên trong có một píttông nặng có
thể trượt không ma sát. píttông này và đáy xi lanh nối với nhau bởi
nguyên tử ở thể tích Vo, nhiệt độ t1 = 27oC. Phía trên là chân không.
B
một lò xo, và trong khoảng đó có chứa n = 2 mol khí lí tưởng đơn
Ban đầu lò xo ở trạng thái không co giãn. Sau đó ta truyền cho khí
một nhiệt lượng Q và thể tích khí lúc này là 4V o/3. nhiệt độ t2 = 147oC. Cho rằng
thành xi lanh cách nhiệt, mất mát nhiệt là không đáng kể. R = 8,31(J/mol.K), C V =
3R/2. Tìm nhiệt lượng Q đã truyền cho khí.
Giải
*Ban đầu:
Điều kiện cân bằng: mg = p0S
(1)
12
trong đó: m, S là khối lượng và diện tích pít-tông
Phương trình C-M: p0V0 = nRT1
*Sau khi truyền nhiệt:
Điều kiện cân bằng: mg + kx = pS
trong đó: x là độ biến dạng của lò xo.
p
Phương trình C-M:
Nguyên lí I NĐLH:
x
(2)
(3)
V0
V
Sx 0
3S
3
(4)
4V0
3
nRT2 pV0 nRT2
3
4
(5)
Q = ΔU + A'
(6)
Công A’ làm dãn lò xo và nâng pít-tông lên:
A'
1 2
kx mgx
2
Độ biến thiên nội năng:
Thế (7), (8) vào (6):
Q=
(7)
U nCV T
3
nR (T2 T1 )
2
3
1
nR(T2 -T1 ) + kx 2 + mgx
2
2
(8)
(9)
1
1
2mgx kx 2 ( p p0 ) Sx mgx kx 2 ( p p0 ) Sx
2
2
(1).x + (3).x ta được:
Thế (4) vào:
1
1
mgx kx 2 ( p p0 )V0
2
6
1
1
3
mgx kx 2 nR(T1 T2 )
2
6
4
Kết hợp (2) và (5):
Thế (10) vào (9):
Q=
(10)
3
1
3
13
4
nR(T2 -T1 ) + nR(T1 T2 ) nR( T2 T1 )
2
6
4
8
3
Thay số: Q = 5493 J
2.2.11. Người ta cho vào một bình cách nhiệt thể tích V = 100 l; m1 = 5g khí hidrô
và m2 =12g khí ôxi ở nhiệt độ to = 293oC. Sau khi H2 kết hợp với O2 thành hơi nước
nhiệt lượng sinh ra ứng với một mol nước tạo thành là Q o = 2,4.105 J. Tính áp suất
13
và nhiệt độ sau phản ứng. Cho biết nhiệt dung mol đẳng tích của hidrô là C H =
14,3kJ/kgK và của hơi nước là Cn = 2,1kJ/kgK.
Giải
Phương trình phản ứng : 2H2 + O2 2H2O
Số lượng mol Ôxi trước phản ứng:
Số lượng mol hidrô trước phản ứng:
nO
m1 12
0,375mol
M 1 32
nH
m2 5
2,5mol
M2 2
Số mol hơi nước sinh ra:
n1 = 2no = 0,75mol
Số mol hidrô còn thừa:
n2 = nH – n1 = 2,5 – 0,75 = 1,75mol
U = Q – A’
Nguyên li thứ nhất:
Hệ gồm hai chất khí không thực hiện công A’ = 0
Hệ sinh nhiệt Q = U
Độ biến thiên nội năng: U = U2 – U1 = n1Cn (T – To) + n2CH (T – To)
T
Thay số:
n1Q
To
n1Cn n2CH
T
0, 75.2, 4.105
566 573K
0, 75.2100 1, 75.14300
Phương trình trạng thái khí lí tưởng:
p.V = (n1 + n2)RT
p = (n1 + n2)RT/V
p = (0,75 + 1,75)8,31.573/ 0,1 = 119041Pa
2.2.12. Trong một bình dung tích V1 có khí lí tưởng đơn nguyên tử ở áp suất P 1 và
nhiệt độ T1, trong một bình khác dung tích V2 chứa cùng loại khí ở áp suất P 2 và
nhiệt độ T2. Mở khóa thông hai bình, tính nhiệt độ T và áp suất P khi cân bằng
được thiết lập. Hai bình và ống nối đều cách nhiệt.
14
Giải
Cách nhiệt (Q = 0) và không thực hiện công ( A’ = 0 ) nên nội năng của
hệ được bảo toàn.
Nội năng lúc đầu :
U d U1 U 2 n1cvT1 n2CvT2
Ud
PV
PV C
1 1Cv
2 2 v
R
R
Cv
( PV
1 1 PV
2 2)
R
( Cv là nhiệt dung mol đẳng tích )
Nội năng lúc sau :
U S ( n1 n2 )CvT
Us = Ud
(
2.2.13.
Cv
( PV
1 1 PV
2 2)
R
PV
PV
1 1
2 2 )T PV
1 1 PV
2 2
T1
T2
T
P
(n1 n2 )CvT
( PV
1 1 PV
2 2 )T1T2
( PV
1 1T2 PV
2 2T1 )
(n1 n2 ) RT PV
PV
1 1 2 2
V1 V2
V1 V2
Hai bình cách nhiệt, nối với nhau bằng một ống nhỏ có khoá. Bình thứ
nhất có thể tích V1 = 500 l, chứa m1 = 16,8 kg Nitơ ở áp suất p1 = 3.106 Pa. Bình
thứ hai có thể tích V2 = 250 l chứa m2 = 1,2 kg Argon ở áp suất p 2 = 5.105 Pa. Hỏi
sau khi mở khóa cho hai bình thông nhau, nhiệt độ và áp suất của khí là bao nhiêu?
Cho biết nhiệt dung mol đẳng tích của Nitơ là C 1 = 5R/2, của Argon là C 2 = 3R/2 ;
khối lượng mol của nitơ là 28 g/mol, của argon là 40 g/mol ; R = 8,31 J/molK.
Giải
15
Cách nhiệt (Q = 0) và không thực hiện công (A = 0) nên nội năng của hệ
được bảo toàn.
Nội năng lúc đầu :
U d U1 U 2 n1C1T1 n2C2T2
PV
1 1C1 PV
2 2C 2
R
( C1, C2 là nhiệt dung mol đẳng tích của hai khối khí ban đầu )
Nội năng lúc sau :
U S (n1 n2 )CT (n1C1 n2C2 )T
T
Us = Uđ
T
( PV
1 1C1 PV
2 2 C2 )
(n1C1 n2C2 ) R
( PV
1 1C1 PV
2 2C2 )T1T2
( PV
1 1C1T2 PV
2 2C2T1 )
Áp suất khi cân bằng được thiết lập :
P
(n1 n2 ) RT PV
PV
1 1 2 2
V1 V2
V1 V2
Thay số :
n1 = m1/ 1 = 16800/28 = 600; n2 = m2/ 2 = 1200/40 = 30
C1 = 2,5R ; C2 = 1,5R;
(3.106.500.103.2,5 5.105.250103.1,5)
T
306, 7 K
(600.2,5 30.1,5)8,31
P
(3.106.500.10 3 5.105.250103 )
2,14.106 ( Pa )
(500.103 250103 )
P
(600 30).8,31.306,7
2,14.106 Pa
0,5 0, 25
16
2.2.14. Một píttông có thể dịch chuyển không ma sát trong một xi lanh nằm
ngang, đóng kín ở hai đầu. Ban đầu píttông chia xi lanh thành hai ngăn bằng nhau,
mỗi ngăn có thể tích Vo, cả hai ngăn đều chứa khí lí tưởng ở áp suất Po, với tỉ số
Cp
Cv
. Xi lanh và píttông làm bằng chất cách nhiệt.Tính công A cần thực hiện để
làm cho píttông dịch chuyển rất chậm từ vị trí ban đầu đến vị trí mà thể tích của
một ngăn chỉ bằng V0/2.
Giải
Quá trình xảy ra rất chậm xem là quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch.
Vo
Công khí nhận ở ngăn bị nén từ Vo đến 2 :
A1
PV
o o
(2 1 1)
1
PV
2
3
o o
{( ) 1 1}
Vo A2
1 3
Công khí nhận ở ngăn mà khí giãn từ Vo đến 2 :
Công tổng cộng mà khí nhận được : A = A1 + A2
Công của ngoại lực tác dụng lên píttông bằng tổng công khối khí nhận được :
A
PV
2
o o
{2 1 ( ) 1 2}
1
3
>0
2.2.15. Một xi lanh cách nhiệt, nằm ngang, thể tích Vo = V1 + V2
= 80l, được chia làm hai phần không thông với nhau bởi một pit
tông cách nhiệt, pit tông có thể chuyển động không ma sát. Mỗi
V1
V
2
phần của xi lanh chứa một mol khí lý tưởng đơn nguyên tử. Ban đầu pit tông đứng
yên, nhiệt độ hai phần khác nhau. Cho dòng điện chạy qua điện trở để truyền cho
khí ở bên trái một nhiệt lượng Q = 120J.
a) Nhiệt độ ở phần bên phải tăng, tại sao ?
17
b) Khi đã có cân bằng, áp suất mới trong xi lanh lớn hơn áp suất ban đầu bao
nhiêu ?
Giải
a) Khi cung cấp nhiệt lượng cho phần khí ở ngăn bên trái, khí trong ngăn sẽ
nóng lên và áp suất tăng. Lúc nàu áp suất ngăn bên trái sẽ lớn hơn ngăn bên
phải và đẩy pit-tông chuyển động sang phải.
Pit-tông chuyển động sang phải, khối khí trong ngăn bên phải nhận công. xilanh và pít-tông cách nhiệt nên toàn bộ phần công này sẽ làm tăng nội năng của
khối khí làm nhiệt độ khối khí tăng lên.
b) * Xét ngăn bên trái:
Áp dụng nguyên lí I NĐLH: Q = U1 + A’
i
3
ΔU1 = C V (T1' -T1 ) = R(T1' -T1 ) = (p'V1' - pV1 )
2
2
(1)
(2)
* Xét ngăn bên phải:
Quá trình đoạn nhiệt nên độ biến thiên nội năng bằng công mà khối khí nhận
được bằng công do khối khí ở ngăn bên trái sinh ra (bỏ qua ma sát): ΔU 2 A'
3
ΔU 2 = CV (T2' -T2 ) = (p'V2' - pV2 )
2
3
A' = (p'V2' - pV2 )
2
hay
(3)
Thế (2), (3) vào (1) ta có:
3
3
3
Q (p'V1' - pV1 ) + (p'V2' - pV2 ) = [p'(V1 +V2 ) - p(V1' +V2' )]
2
2
2
3
Q (p'- p)V0
2
18
2 Q 2 120
Δp p' p . .
1000 (Pa)
3 V0 3 80.103
19
III. HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI
Tác giả đã sử dụng đề tài trong quá trình giảng dạy cho học sinh lớp 10
chuyên lí và bồi dưỡng học sinh giỏi. Qua quá trình sử dụng cũng đã thu được
những kết quả nhất định.
IV. ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG
Đề tài có thể được sử dụng như một tài liệu bài tập dùng để tham khảo cho
giáo viên và học sinh chuyên. Giúp cho giáo viên và học sinh có thêm những kiến
thức rộng hơn và sâu hơn. Ngoài ra cũng có thể sử dụng đề tài trong quá trình bồi
dưỡng học sinh giỏi.
V.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bồi dưỡng Học sinh giỏi Vật lí Trung học phổ thông: Nhiệt học và Vật lí
phân tử - Phạm Quý Tư – Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam – 2010.
[2] Bài tập Vật lí đại cương – Lương Duyên Bình, Nguyễn Hữu Hồ, Lê Văn
Nghĩa, Nguyễn Tung - Nhà xuất bản giáo dục – 1997.
[3] Bài tập Vật Vật lí phân tử và Nhiệt học – Dương Trọng Bái, Đàm Trung Đồn
- Nhà xuất bản giáo dục – 2001.
NGƯỜI THỰC HIỆN
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
20
SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI
Đơn vị .....................................
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
................................, ngày
tháng
năm
PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
Năm học: .....................................
–––––––––––––––––
Tên sáng kiến kinh nghiệm: ..................................................................................................
...............................................................................................................................................
Họ và tên tác giả: .................................................... Chức vụ: .............................................
Đơn vị: ..................................................................................................................................
Lĩnh vực: (Đánh dấu X vào các ô tương ứng, ghi rõ tên bộ môn hoặc lĩnh vực khác)
- Quản lý giáo dục
- Phương pháp dạy học bộ môn: ...............................
- Phương pháp giáo dục
- Lĩnh vực khác: ........................................................
Sáng kiến kinh nghiệm đã được triển khai áp dụng: Tại đơn vị
Trong Ngành
1. Tính mới (Đánh dấu X vào 1 trong 2 ô dưới đây)
-
Có giải pháp hoàn toàn mới
-
Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có
2. Hiệu quả (Đánh dấu X vào 1 trong 4 ô dưới đây)
-
Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao
- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng
trong toàn ngành có hiệu quả cao
-
Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao
- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai áp dụng tại
đơn vị có hiệu quả
3. Khả năng áp dụng (Đánh dấu X vào 1 trong 3 ô mỗi dòng dưới đây)
- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính sách:
Tốt
Khá
Đạt
- Đưa ra các giải pháp khuyến nghị có khả năng ứng dụng thực tiễn, dễ thực hiện và
dễ đi vào cuộc sống:
Tốt
Khá
Đạt
- Đã được áp dụng trong thực tế đạt hiệu quả hoặc có khả năng áp dụng đạt hiệu quả
trong phạm vi rộng:
Tốt
Khá
Đạt
Phiếu này được đánh dấu X đầy đủ các ô tương ứng, có ký tên xác nhận của
người có thẩm quyền, đóng dấu của đơn vị và đóng kèm vào cuối mỗi bản sáng kiến kinh
nghiệm.
XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN
THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
(Ký tên, ghi rõ họ tên và đóng dấu)
.DOC 
21 
999 
118 
