BÀI 7: BÀI TẬP VỀ VẬT LÍ NHIỆT

A. MỤC TIÊU CẦN ĐẠT CỦA BÀI HỌC

- Vận dụng kiến thức đã học vào những bài tập tính toán.

B. NHỮNG NỘI DUNG CẦN GHI NHỚ TRONG BÀI HỌC

Bài 1. Một lượng khí được truyền 10 kJ nhiệt năng để nóng lên đồng thời bị nén bởi một công có độ lớn 100 kJ. Tính độ biến thiên nội năng của lượng khí này.

Hướng dẫn giải:

- Vì khí nhận được năng lượng và công nên: Q = +10 kJ và A = +100 kJ.

- Theo định luật I của nhiệt động lực học : ΔU = A + Q = 100+ 10 = 110 kJ.

- Độ biến thiên nội năng của lượng khí là: ΔU = 110 kJ. 

Bài 2. Người ta cung cấp nhiệt lượng 25 J cho một lượng khí trong một xi-lanh đặt nằm ngang. Lượng khí nở ra đấy pit-tông chuyển động trong xi-lanh được 10 cm. Tính độ biến thiên nội năng của lượng khí. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xi-lanh có độ lớn là 20 N và coi chuyển động của pit-tông trong xi lanh là đều.

Hướng dẫn giải:

- Công mà lượng khí thực hiện để thắng lực ma sát có độ lớn là: A = Fs = 20.0,1 = 2 J.

- Áp dụng định luật I của nhiệt động lực học : ΔU = A + Q. Vì lượng khí thực hiện công nên A = -2 J; vì lượng khí nhận nhiệt lượng nên Q = +25 J.

- Do đó: ΔU = -2 + 25 = 23 J.

- Độ biến thiên nội năng của lượng khí là: ΔU = 23 J.

Bài 3. Muốn có 30 lít nước ở nhiệt độ 40⁰C thì cần phải đổ bao nhiêu lít nước đang sôi ở áp suất tiêu chuẩn vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 10⁰C? Lấy khối lượng riêng của nước là 1 kg/lít; bỏ qua sự thay đổi khối lượng riêng của nước theo nhiệt độ và sự trao đổi nhiệt với bên ngoài.

Hướng dẫn giải:

- Gọi m₁ là khối lượng của nước đang sôi ở 100⁰C; m₂ là khối lượng của nước ở 10⁰C.

- Nhiệt lượng nước sôi toả ra: Q₁ = mcΔt₁ = m₁c.(100 – 40) = 60m₁c.

- Nhiệt lượng nước ở 10⁰C thu vào: Q₂ = m₂cΔt₂ = m₂c(40 – 10) = 30m₂c.

- Vì không có sự trao đổi nhiệt với bên ngoài nên: Q₁= Q₂ suy ra: 2m₁ = m₂ (1).

- Vì lượng nước muốn có là 30 lít, khối lượng riêng của của nước được coi là không đổi và bằng 1 kg/lít nên ta có: m₁ + m₂ = 30 kg (2)

- Giải hệ hai phương trình (1) và (2) sẽ được: m₁ = 10 kg và m₂ = 20 kg

Vậy phải đổ 10 lít nước đang sôi vào 20 lít nước 10⁰C để có 30 lít nước 40⁰C