Câu hỏi tự luận mức độ vận dụng Vật lí 12 cd bài 2: Định luật 1 của nhiệt động lực học

Câu 1: 

Theo định luật I của nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng của hệ được tính bằng:

ΔU=A+Q 

Trong đó: 

• A = 500J (hệ nhận công) 
• Q = -800J (hệ tỏa nhiệt)

Thay các giá trị vào công thức: 

ΔU = 500 – 800 = -300J 

Vậy độ biến thiên nội năng của hệ là -300J. Điều này có nghĩa là nội năng của hệ đã giảm đi 300J sau chu trình.

Câu 2:

Trong quá trình đẳng tích, hệ không thực hiện công lên môi trường (A=0). Theo định luật I của nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng được tính bằng: 

ΔU = A+Q 

Vì A = 0 nên: ΔU = 0 + 200 = 200J

Vậy độ biến thiên nội năng của hệ là 200J.

Câu 3:

Bước 1: Tính nhiệt lượng mất đi của khối đồng

Nhiệt lượng mà khối đồng tỏa ra được tính bằng công thức:

Q_đồng = m_đồng * c_đồng * (T_đồng - T_cb)

Trong đó:

• m_đồng = 0,8 kg
• c_đồng = 385 J/kg.K
• T_đồng = 600 °C
• T_cb là nhiệt độ cân bằng cần tìm.

Ta có:

Q_đồng = 0,8 * 385 * (600 - T_cb)

Q_đồng = 308 * (600 - T_cb)

Bước 2: Tính nhiệt lượng nhận vào của nước

Nhiệt lượng mà nước hấp thụ được tính bằng công thức:

Q_nước = m_nước * c_nước * (T_cb - T_nước)

Trong đó:

• m_nước = 50 kg
• c_nước = 4.180 J/kg.K
• T_nước = 20 °C

Ta có:

Q_nước = 50 * 4.180 * (T_cb - 20)

Q_nước = 209.000 * (T_cb - 20)

Bước 3: Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt

Nhiệt lượng mà đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng mà nước nhận vào:

Q_đồng = Q_nước

Suy ra:

308 * (600 - T_cb) = 209.000 * (T_cb - 20)

Bước 4: Giải phương trình

Mở rộng phương trình:

308 * 600 - 308 * T_cb = 209.000 * T_cb - 4.180.000

Tính giá trị:

184.800 - 308 * T_cb = 209.000 * T_cb - 4.180.000

Chuyển các hạng tử có T_cb về một vế:

184.800 + 4.180.000 = 209.000 * T_cb + 308 * T_cb

4.364.800 = 209.308 * T_cb                      

Tính T_cb:

T_cb = 4.364.800 / 209.308 ≈ 20,85 °C

Vậy nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt là 20,85 °C.

Câu 4: 

• Khi thổi hơi, luồng không khí từ miệng ra ngoài có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của bàn tay, và tốc độ chuyển động nhanh. Hơi thổi này làm tăng tốc độ bay hơi của mồ hôi trên bề mặt da, khiến nhiệt độ ở da giảm và ta cảm thấy mát.
• Khi hà hơi, không khí từ miệng ra ngoài có nhiệt độ cao hơn và tốc độ chuyển động chậm hơn. Nhiệt lượng từ hơi thở truyền sang bề mặt da, làm tăng nhiệt độ ở đó, nên ta cảm thấy ấm.

Câu 5: 

Kim loại dẫn nhiệt tốt hơn gỗ, nên khi chạm vào kim loại, nó nhanh chóng truyền nhiệt từ tay của chúng ta đi. Điều này làm nội năng của tay giảm nhanh hơn, gây cảm giác lạnh hơn so với khi chạm vào gỗ, vốn là vật liệu dẫn nhiệt kém. Cả hai vật thực tế đều ở cùng nhiệt độ phòng, nhưng khả năng dẫn nhiệt khác nhau tạo ra cảm giác nhiệt độ khác biệt.