Giáo án Vật Lí 10 Bài 33: Các nguyên lí của nhiệt động lực học (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

Phát biểu và viết được biểu thức của nguyên lý I của nhiệt động lực học (NĐLH); nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong biểu thức. Chúng ta cùng tìm hiểu bài hôm nay

HS định hướng

Tiết 55:

CÁC NGUYÊN LÝ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu:  biểu thức của nguyên lý I của nhiệt động lực học (NĐLH); nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong biểu thức.

- Chứng minh được biểu thức của nguyên lí N ĐLH đối với quá trình đẳng tích có dạng: ΔU = Q.

- Vận dụng được nguyên lý thứ I của NĐLH để giải các bài tập ra trong bài học và các bài tập tương tự.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan.

Định hướng phát triển năng lực:  giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

GV trình bày nội dung của nguyên lý I như SGK và rút ra biểu thức:

ΔU = A + Q

Yêu cầu HS tìm ví dụ về qua trình mà vật  đồng thời nhận công và nhiệt.

- Hướng dẫn HS thảo luận về các ví dụ.

- Nêu và phân tích quy ước về dấu của A và Q trong biểu thức nguyên lý I.

- Cho HS làm bài tập ví dụ trong SGK, chữa bài tập ví dụ lên bảng.

- Yêu cầu HS trả lời các câu C1 và C2 trong SGK.

- Theo dõi bài giảng của GV

Đọc SGK

Viết biểu thức 33.1

- HS lấy ví dụ thực tế và thảo luận.

- HS làm bài tập ví dụ trong SGK.

Trả lời C1, C2

I. Nguy ên lí I nhiệt động lực học.

1. Phát biểu nguyên lí:

ΔU = A + Q

Quy ước về dấu:

Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng

Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng

A > 0: Vật nhận công

A < 0: Vật thực hiện công

Bài tập ví dụ:

Vận dụng nguyên lí I NĐLH vào một quá trình đơn giản nhất là quá trình đẳng tích.

Giải sử có một lượng khí không đổi đựng trong một xi lanh có pit-tông. Người ta đun nóng từ từ chất khí và giữ cho pit-tông không chuyển dời.

- Viết biểu thức của nguyên lí I cho quá trình này.

- Theo dõi hình vẽ của GV để tìm hiểu quá trình và viết biểu thức nguyên lý I cho quá trình đẳng tích.

2. Vận dụng:

Quá trình đẳng tích:

ΔU = Q

Mô tả thí nghiệm hình 33.3.

Phát biểu quá trình thuận nghịch.

Mô tả quá trình truyền nhiệt và quá trình chuyển hóa năng lượng.

Nêu và phân tích khái niệm quá trình không thuận nghịch.

Đọc SGK.

Nhận xét về quá trình chuyển động của con lắc đơn.

Lấy ví dụ về quá trình thuận nghịch.

Nhận xét tính thuận nghịch trong quá trình truyền nhiệt và quá trình chuyển hóa giữa cơ năng và nội năng.

II. Nguyên lí II NĐLH

1. Quá trình thuận nghịch

Tự quay về trạng thái ban đầu ⇒ Quá trình xảy ra theo cả hai chiều thuận và nghịch.

Quá trình không thuận nghịch: Không tự quay về trạng thái ban đầu ⇒ chỉ xảy ra theo một chiều xác định.

Giới thiệu và phân tích phát biểu của Clau-di-ut.

Giới thiệu và phân tích phát biểu của Các-nô.

Nhận xét các câu hỏi.

Đọc SGK và trình bày cách phát biểu nguyên lý II của Clau-di-ut.

Trả lời C3.

Đọc SGK và trình bày cách phát biểu nguyên lý II của Các-nô.

Trả lời C4.

2. Nguyên lí II NĐLH

a) Cách phát biểu của Clau-di- út.

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

b)Cách phát biểu của Các-nô.

Động cơ nhiệt không thể chuyển hoá tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Công thức mô tả đúng nguyên lí I của nhiệt động lực học là

    A. ΔU = A + Q.      

    B. Q = ΔU + A

    C. ΔU = A – Q.      

    D. Q = A - ΔU.

Câu 2: Trường hợp nội năng của vật bị biến đổi không phải do truyền nhiệt là

    A. chậu nước để ngoài nắng một lúc thì nóng lên.

    B. gió mùa đông bắc tràn về làm cho không khí lạnh đi.

    C. khi trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào nhau cho ấm lên.

    D. cho cơm nóng vào bát thì bưng bát cũng thấy nóng.

Câu 3: Phát biểu không đúng với nguyên lí I nhiệt động lực học là

    A. Nhiệt lượng mà hệ nhận được sẽ chuyển hóa thành độ biến thiên nội năng của hệ và công mà hệ sinh ra.

    B. Công mà hệ nhận được bằng tổng đại số của độ biến thiên nội năng của hệ với nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh.

    C. Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng đại số nhiệt lượng và công mà hệ nhận được.

    D. Nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh bằng tổng của công mà hệ sinh ra và độ biến thieen nội năng của hệ.

Câu 4: Biểu thức diễn tả đúng quá trình chất khí vừa nhận nhiệt vừa nhận công là:

    A. ΔU = Q + A; Q > 0; A < 0.      

    B. ΔU = Q; Q > 0.

    C. ΔU = Q + A; Q < 0; A > 0.      

    D. ΔU = Q + A; Q > 0; A > 0.

Câu 5: Công A và nhiệt lượng Q trái dấu với nhau trong trường hợp hệ

    A. tỏa nhiệt và nhận công.

    B. tỏa nhiệt và sinh công.

    C. nhận nhiệt và nhận công.

    D. nhận công và biến đổi đoạn nhiệt.

Câu 6: ΔU = 0 trong trường hợp hệ

    A. biến đổi theo chu trình.

    B. biến đổi đẳng tích.

    C. biến đổi đẳng áp

    D. biến đổi đoạn nhiệt.

Câu 7: ΔU = Q là hệ thức của nguyên lí I áp dụng cho

    A. quá trình đẳng áp.

    B. quá trình đẳng nhiệt.

    C. quá trình đẳng tích.

    D. cả ba quá trình nói trên.

Câu 8: Một viên đạn bằng chì khối lượng m, bay với vận tốc v = 195 m/s, va chạm mềm vào một quả cầu bằng chì cùng khối lượng m đang đứng yên. Nhiệt dung riêng của chì là c = 130 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của viên đạn và quả cầu bằng nhay. Coi nhiệt lượng truyền ra môi trường là không đáng kể. Độ tăng nhiệt độ của viên đạn và quả cầu là

    A. 146°C.      

    B. 73°C.

    C. 37°C.      

    D. 14,6°C.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Bài 6 (trang 180 SGK Vật Lý 10): Người ta thực hiện công 100 J để nén khí trong một xilanh. Tính độ biến thiên nội năng của khí, biết khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J.

- HS trả lời.

- HS nộp vở bài tập.

- HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện.

Áp dụng công thức nguyên lí I NĐLH:

ΔU = A + Q

Vì chất khí nhận công (khí bị nén) và truyền nhiệt nên A > 0, Q < 0

Do đó:

ΔU = A + Q = 100 – 20 = 80J.

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Lấy thêm ví dụ thực tế về một số ứng dụng các nguyên lý nhiệt động lực học