VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Bài 33: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I. MỤC TIÊU
- Kiến thức cơ bản:
+ Phát biểu và viết được nguyên lí I nhiệt động lực học. Nêu được tên, đơn vị và qui ước về
dấu của các đại lượng trong hệ thức.
+ Phát biểu được nguyên lí II Nhiệt động lực học.
- Kỹ năng: Vận dụng được nguyên lí Inhiệt động lực học cho các quá trình biến đổi trạng
thái chất khí, viết cho quá trình đẳng tích. Giải các bài tập đơn giản.
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC
1. Phương pháp: Diễn giảng, đọc sách, thảo luận nhóm, vấn đáp.
2. Phương tiện: Sách giáo khoa, sách giáo viên, sách thiết bài giảng.
III. NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP
1. Kiểm tra bài cũ
- Nội năng là gì?
- Làm thế nào để thay đổi năng?
- Hãy chứng tỏ nội năng của lượng khí lí tưởng phỉ phụ thuộc nhiệt độ.
Câu hỏi phụ: Nhiệt lượng là gì? Viết biểu thức, giải thích các đại lượng trong biểu thức.
2. Giới thiệu bài mới
Đồng thời với việc tìm hiểu cơ chế vi 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 này là việc tìm ra các nguyên lí của nhiệt động lực học.


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

3. Dạy bài mới

Nội dung lưu bảng

Thời
gian

I. Nguyên lí I nhiệt
động lực học (NĐLH)
1. Phát biểu nguyên lí
25
phút

Hoạt động của thầy

Hoạt động của trò

- Bây giờ thầy có một khối
khí xác định, thầy cho khối
khí này chuyển từ trạng thái
I sang trạng thái II bằng
cách thầy đem nung hoặc là
nén khối khí lại. Một em cho
thầy biết ở trạng thái thứ II
khối khí đã thay đổi cái gì?

- Nội năng của khối khí
đã thay đổi. (Có thể học
sinh nói V, p, T của khối
khí thay đổi, thay đổi V,
T chính là thay đổi nội
năng).


- Nguyên nhân nào đã làm
nội năng của khối khí thay
đổi?

- Nén => thực hiện công.

- Vậy chúng ta thấy giữa nội - Nung => truyền nhiệt.
năng, công và nhiệt lượng có
mối liên hệ với nhau. Mối
liên hệ giửa các đại lượng
làm biến đổi nội năng gọi là
nguyên lí I của NĐLH.
- Một em cho thầy biết
chúng ta đã được học những
định luật bảo toàn nào rồi?
- Bảo toàn động lượng và
- Chúng ta thấy định luật
bảo toàn và chuyển hóa năng bảo toàn cơ năng.
lượng đã được vận dụng
thành công trong cơ học,
nguyên lí I của NĐLH chính - Nghe và tiếp thu.
là sự vận dụng định luật bảo
toàn và chuyển hóa năng
lượng vào cá hiện tượng
nhiệt.
- Xét trường hợp đơn
giản.Thầy có khối khí đựng
trong xi lanh có pít tông di
chuyển được, thầy truyền



VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

nhiệt cho khối khí này bằng
cách đôt nó lên. Các em hãy
dự đoán xem chuyện gì sẻ
xãy ra?

- Chất khí nóng lên, nở
ra, đẩy pít tông lên, thực
hiện công.

- Nếu thầy gọi Q là nhiệt
lượng truyền cho chất khí,
U là độ tăng nội năng của
chất khí và A là công chất
khí thực hiên lên pít tông thì
theo định luật bảo toàn và
chuyển hóa năng lượng ta có - Q  U  A
được mối liên hệ giữa 3 đại hay U  A  Q
lượng này như thế nào?
- Bây giờ cũng khối khí đó,
thầy không truyền nhiệt nửa
mà thầy ấn pít tông xuống
để nén khối khí lại. Các em
hãy suy nghỉ và cho thầy
biết những đại lượng nào
của khối khí đã thay đổi?
- Theo định luật bảo toàn,

công mà thầy truyền cho
khối khí đã chuyển hóa
thành gì rồi? Và mối liên hệ
giữa các đại lượng được thể
hiện như thế nào?
- Cũng khối khí đó thầy vừa
nén và nung khối khí, áp
dụng định luật bảo toàn các
em hãy viết biểu thức thể
hiện mối liên hệ giữa các đại
lượng cho thầy?
- Từ công thức này các em
hãy phát biểu thành lời?

- Đây chính là nội dung của
nguyên lí I NĐLH.

- V khối khí giảm, U
tăng, T tăng tức là Q
tăng.

- A  U  Q
hay U  Q  A

- U  A  Q


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

* Độ biến thiên nội năng của

vật bằng tổng công và nhiệt
lượng mà vật nhận được.
U  A  Q

- Với quy ước về dấu thích
hợp, hệ thức trên có thể diễn
đạt các quá trình biến đổi
trạng thái như 2 ví dụ mà
chúng ta đã xét. Từ đây
chúng ta có quy ước về dấu.
Độ biến thiên nội năng
của vật bằng tổng công
và nhiệt lượng mà vật
nhận được.
U  A  Q

- Độ biến thiên nội năng
của vật bằng tổng công
và nhiệt lượng mà vật
nhận được.

- Ở ví dụ thứ nhất, một em
hãy cho thầy biết khối khi
của chúng ta nhận nhiệt hay
tỏa nhiệt? Khối khí đã nhận
công hay thực hiện công?
Dấu của Q và A như thế
nào?
- Tương tự ở ví dụ thứ 2?


 Qui ước về dấu A và
Q:

* Quy ước về dấu của nhiệt
lượng và công:

+Q>0: Hệ nhận nhiệt
lượng.

+ Q>0: Vật nhận nhiệt
lượng;

- Khối khí nhận nhiệt,
Q>0

+ Q<0: Hệ truyền nhiệt
lượng.

+ Q<0: Vật truyền nhiệt
lượng;

- Khối khí thực hiện
công, A<0

+ A>0: Hệ nhận công.

+ A>0: Vật nhận công

+A<0: Hệ thực hiện
công.


+ A<0: Vật thực hiên công

- Khối khí nhận công,
A>0

- Các em hoàn thành câu hỏi - Khối khí tỏa nhiệt, Q<0
C1 trong SGK cho thầy?
- Một em hãy nhận xét câu
trả lời của bạn.
- Hai em một nhóm hãy
hoàn thành câu hỏi C2 trong
vòng 1 phút?
- Nhận xét câu phần trả lời
của học sinh.

- Q>0; A<0; U >0.


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

2. Vận dụng

- Sau đây chúng ta vận dụng
nguyên lí I NĐLH vào các
quá trình biến đổi trạng thái
của chất khí.

- Vận dụng nguyên lí I
NĐLH vào quá trình

đẳng tích.

- Thảo luận nhóm.

- Xét quá trình đẳng tích của
một lượng khí nhất định.
- Một em hãy nhắc lại cho
thầy, thế nào là quá trình
đẳng tích? Cho thầy 1 ví dụ?
- Thầy xét khối khí nung
nóng trong một một xi lanh - Cá nhân trả lời.
có pít tông bị khóa chặt. Vậy
đây là quá trình gì? Một em
cho thầy biết khối khí có
thực hiên công không? Vì
sao?
- Viết biểu thức nguyên lí I
NĐLH cho quá trình này?
15
phút

- Nêu ý nghĩa vật lí của biểu
thức vừa thu được?

- Trong quá trình đẳng
tích nhiệt lượng mà chất
khí nhận được chỉ dùng
làm tăng nội năng. Quá
trình đẳng tích là quá
trình truyền nhiệt


* Trong quá trình đẳng tích
nhiệt lượng mà chất khí
nhận được chỉ dùng làm
tăng nội năng. Quá trình
đẳng tích là quá trình truyền
nhiệt.

U  Q

- Bài tập vận dụng: Như ví
dụ trong SGK với các đại
lượng như sau: Q = 8 J; S =
6cm; F = 50N.

Bài tập vận dụng

- Quá trình đẳng tích;
khối khí không thực hiện
công, vì pít tông đã bị
khóa chặt.
- U  Q
- Trong quá trình đẳng
tích nhiệt lượng mà chất
khí nhận được chỉ dùng
làm tăng nội năng. Quá
trình đẳng tích là quá
trình truyền nhiệt
- Cá nhân làm sau đó lên



VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

bảng trình bài.

II. Nguyên lí II nhiệt
động lực học
1. Nguyên lí II nhiệt
động lực học

15
phút

- Trong tự nhiên có nhiều
- Học sinh tiếp nhận vấn
quá trình chỉ có thể tự xảy ra đề.
theo một chiều xác định,
không thể tự xảy ra theo
chiều ngược lại mặc dù điều
này không vi phạm nguyên
lí I NĐLH.
- Thầy ví dụ, thầy thả viên
phấn rơi, lúc này cơ năng
của viên phấn chuyển hóa
thành nội năng của viên


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

phấn và không khí xung

quanh. Trong quá trình này
năng lượng được bảo toàn.
Tuy nhiên lúc này viên phân
có thể tự lấy nội năng của
mình và không khí xung
quanh để trở lại độ cao mà
thầy vừa thả không?
- Xét trường hợp thầy có
một chậu nước ở nhiệt độ
- Nước nóng lên, miếng
bình thường, thầy thả một
kim loại nguội đi.
miến kim loại đang nóng ở
1000C. Một em cho thầy biết
điều gì sẽ xảy ra?
- Vậy có khi nào miếng kim
loại nóng thêm còn nhiệt độ
của nước giảm thêm không?

- Không thể

- Từ đây một em cho thầy
nhận xét.
a. Cách phát biểu của
Clau-di-út
Nhiệt không thể truyền
từ một vật sang vật nóng
hơn.

* Nhiệt không thể truyền từ

một vật sang vật nóng hơn.
Đây cũng là một trong các
cách phát biểu của nguyên lí
II NĐLH.
- Các em hãy cho thầy một
vài ví dụ khác trong quá
trình tuyền nhiệt.

- Nhiệt không thể truyền
từ một vật sang vật nóng
hơn.

- Cá nhân tiếp thu, ghi
nhớ.

- Hai em một nhóm hoàn
thành câu hỏi C3 trong SGK
cho thầy.
- Nhóm khác hãy nhận xét
câu trả lời của nhóm bạn?

b. Cách phát biểu của
Các-nô
Động cơ nhiệt không thể

- Ngoài cách phát biểu của
Clau-di-ut chúng ta còn có
cách phát biểu của Các-nô
về nguyên lí II NĐLH.
* Động cơ nhiệt không thể

chuyển hóa tất cả nhiệt

- Cá nhân cho ví dụ

- Hai em một nhóm thảo
luận và trả lời.


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

chuyển hóa tất cả nhiệt
lượng nhận được thành
công cơ học.

lượng nhận được thành công - Nhóm khác nhận xét.
cơ học.
- Hai em một nhóm hoàn
thành câu hỏi C4 trong
SGK.

- Học sinh thừa nhận và
ghi nhớ

- Nhóm nào có thể chứng
minh được, cách phát biểu
trên không vi phạm định luật
bảo toàn và chuyển hóa năng
- Một em đại diện trả lời
lượng?
câu hỏi của nhóm mình

- Nhóm khác hãy nhận xét
thảo luận.
phần trả lời của nhóm bạn đã
đúng chưa? Bạn giải thích
- Nhóm khác nhận xét.
như vậy đã hợp lí chưa?
- Nhận xét câu trả lời của
học sinh.
- Bây giờ chúng ta vận dụng
nguyên lí II để giải thích cấu
tạo và nguyên tắc hoạt động
của động cơ nhiệt.
2. Vận dụng
Cấu tạo cơ bản của động
cơ nhiệt:

Hình dung một động cơ
nhiệt đơn giản như sau:

- Nguồn nóng: để cung
cấp nhiệt lượng.

Trong một xilanh có một
lượng khí xác định (được
gọi là tác nhân sinh công),
đang ở trạng thái 1. Muốn
cho khí trong xilanh giãn nở
sinh công cần cho khí tiếp
xúc với một nguồn nhiệt có
nhiệt độ cao hơn nó (nguồn

nóng). Khí thu nhiệt lượng
Q1 và thực hiện công A1 và
chuyển sang trạng thái 2. Để
cho động cơ nhiệt tiếp tục
hoạt động ta phải đưa khí về
lại trạng thái ban đầu. Muốn
vậy, ta phải nhờ ngoại lực
nén píttông về vị trí đầu và

- Bộ phận phát động:
nhận nhiệt sinh công.
- Nguồn lạnh: thu nhiệt
do tác nhân tỏa ra.

15
phút


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

tốn công A2. Để được lợi về
công thì A2 < A1. Muốn
thực hiện được điều này phải
cho khí trong xilanh khi nén
tiếp xúc với nguồn có nhiệt
độ thấp hơn nó, trong quá
trình này chất khí nhường
nhiệt lượng Q2 cho nguồn
lạnh và nhận công A2.
+ Q1 (J): Nhiệt lượng lấy

- Cấu tạo của động cơ nhiệt từ nguồn nóng.
phải gồm những bộ phận
+ Q2 (J): Nhiệt lượng
nào?
nhườn cho nguồn lạnh.
- Chúng ta có công thức tính
+ A  Q1  Q2 ( J ) : Công
hiệu suất của động cơ nhiệt:
có ích của động cơ.

- Hiệu suất:
H

A
Q1  Q2

Q1
Q1

H

- Trong đó:
+ Q1 (J): Nhiệt lượng lấy
từ nguồn nóng.

A
Q1  Q2

Q1
Q1


- Nêu tên đơn vị các đại
lượng có mặt trong biểu
thức.

+ Q2 (J): Nhiệt lượng
nhườn cho nguồn lạnh.
+ A  Q1  Q2 ( J ) : Công
có ích của động cơ.
Củng cố và vận dụng:

10
phút

- Củng cố và vận dụng:
- Một em hãy nhắc lại
nguyên lí I và II NĐLH cho
thầy?
- Các em hãy đọc và làm bài
tập 8 trong SGK. Sau 5 phút
em nào có thể lên bảng giải
được thầy sẽ cho điểm, nếu
làm không được thầy sẽ gợi
ý.
- Thầy gợi ý: một em hãy
viết cho thầy công thức tính
công?
- Trong quá trình này khối

- A=Fs=p  V.

Q>0,A<0.


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

khí của chún ta nhận nhiệt
hay tỏa nhiệt? Nhận công
hay sinh công? Vậy dấu của
Q và A như thế nào?

4. Củng cố kiến thức:
- Bài học hôm nay các em cần nắm được những nội dung chính sau:
+ Phát biểu và viết được nguyên lí I nhiệt động lực học. Nêu được tên, đơn vị và qui ước về
dấu của các đại lượng trong hệ thức.
+Vận dụng được nguyên lí I nhiệt động lực học cho các quá trình biến đổi trạng thái chất khí,
viết cho quá trình đẳng tích. Giải các bài tập đơn giản.
+ Phát biểu được nguyên lí II Nhiệt động lực học.
5. Bài tập về nhà:
+ Về làm các bài tập trong SGK.