Cách giải bài tập Nguyên lí 1 nhiệt động lực học (hay, chi tiết)

---

---

Bài viết Cách giải bài tập Nguyên lí 1 nhiệt động lực học với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Nguyên lí 1 nhiệt động lực học.

Cách giải bài tập Nguyên lí 1 nhiệt động lực học (hay, chi tiết)

A. Phương pháp & Ví dụ

- Nguyên lí I nhiệt động lực học:

Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được:

ΔU = A + Q

- Chú ý:

      + Quá trình đẳng tích: ΔV=0 ⇒ A = 0 nên ΔU = Q.

      + Quá trình đẳng nhiệt: ΔT=0 ⇒ Q = 0 nên ΔU = A.

      + Quá trình đẳng tích:

Công giãn nở: A = pΔV.

Bài tập vận dụng

Bài 1: Một lượng khí ở áp suất 2.10⁴ N/m² có thể tích 6 lít. Được đun nóng đẳng áp khí nở ra và có thể tích 8 lít. Tính:

a. Công do khí thực hiện.

b. Độ biến thiên nội năng của khí. Biết khi đun nóng khí nhận được nhiệt lượng 100J.

Lời giải:

a. Với p = 2.10⁴ N/m² và ΔT = 2.10^-3 m³.

⇒ Công do khí thực hiện là: A = pΔV = 40J.

Vì nhận nhiệt lượng nên công (Q > 0) nên: A = - 40J.

b. Với Q = 100J và A = - 40J thì độ biến thiện nội năng của khí là:

ΔU = A + Q = 100 - 40 = 60J.

Bài 2: Một khối khí có áp suất p = 100 N/m², thể tích V₁ = 4m³, nhiệt độ t₁ = 27°C được nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ t₂ = 87°C. Tính công do khí thực hiện.

Lời giải:

PT trạng thái khí lí tưởng: p₁ = p₂ = p

Do đó công do khí thực hiện là:

Bài 3: Một động cơ nhiệt lí tưởng hoạt động giữ 2 nguồn nhiệt từ 100°C và 24,5°C thực hiện công 2kJ.

a. Tính hiệu suất của động cơ, nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng và nhiệt lượng mà nó truyền cho nguồn lạnh.

b. Phải tăng nhiệt độ của nguồn nóng lên bao nhiêu để hiệu suất động cơ đạt 25% ?

Lời giải:

a. Hiệu suất của động cơ:

⇒ Nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng là: Q₁ = A/H = 10 kJ.

⇒ Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh: Q₂ = Q₁ - A = 8 kJ.

b. Hiệu suất động cơ đạt 25% nên:

Bài 4: Một khối khí có thể tích 10 lít ở áp suất 2.10⁵ N/m² được nung nóng đẳng áp từ 30°C đến 150°C. Tính công do khí thực hiện trong quá trình trên.

Lời giải:

Trong quá trình đẳng áp, ta có:

Vậy công do khí thực hiện là: A = p.ΔV = p.(V₂ - V₁) = 792J

Bài 5: Một bình kín chứa 2g khí lí tưởng ở 20°C được đun nóng đẳng tích để áp suất khí tăng lên 2 lần.

a. Tính nhiệt độ của khí sau khi đun.

b. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí, cho biết nhiệt dung riêng đẳng tích khí là 12,3.10³ J/kg.K.

Lời giải:

a. Trong quá trình đẳng tích thì

Vì p₂ = 2p₁ nên T₂ = 2T₁ = 586K = 313°C.

b. Theo nguyên lí I ta có: ΔU = A + Q.

Vì đây là quá trình đẳng tích nên A = 0 ⇒ ΔU = Q = 7207,8 J.

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Hệ thức nào sau đây phù hợp với quá trình làm lạnh khí đẳng tích ?

A. ΔU = A với A > 0

B. ΔU = Q với Q > 0

C. ΔU = A với A < 0

D. ΔU = Q với Q < 0

Lời giải:

Chọn D

Câu 2: Nguyên lí I nhiệt động lực học được diễn tả bởi công thức ΔU = Q + A với quy ước

A. Q > 0 : hệ truyền nhiệt.

B. A < 0 : hệ nhận công.

C. Q < 0 : hệ nhận nhiệt.

D. A > 0 : hệ nhận công.

Lời giải:

Chọn D

Câu 3: Chọn phát biểu đúng.

A. Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà chất khí nhận được dùng làm tăng nội năng và thực hiện công.

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

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

D. Nhiệt có thể tự truyền từ vật lạnh sang vật nóng.

Lời giải:

Chọn B

Câu 4: Nội năng của hệ sẽ như thế nào nếu hệ nhận nhiệt và nhận công ?

A. Không đổi.

B. Chưa đủ điều kiện để kết luận.

C. Giảm.

D. Tăng.

Lời giải:

Chọn D

Câu 5: Trong quá trình chất khí truyền nhiệt và nhận công thì A và Q trong biểu thức ΔU = Q + A phải có giá trị nào sau đây ?

A. Q < 0, A > 0

B. Q < 0, A < 0

C. Q > 0, A > 0

D. Q > 0, A < 0

Lời giải:

Chọn A

Câu 6: Trong quá trình chất khí nhận nhiệt và sinh công thì A và Q trong biểu thức ΔU = Q + A phải có giá trị nòa sau đây ?

A. Q < 0, A > 0

B. Q > 0, A < 0

C. Q > 0, A > 0

D. Q < 0, A < 0

Lời giải:

Chọn B

Câu 7: Trong một chu trình của động cơ nhiệt lí tưởng, chất khí thực hiện một công bằng 2.10³ J và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng bằng 6.10³ J. Hiệu suất của động cơ đó bằng

A. 33%                     B. 80%                     C. 65%                     D. 25%

Lời giải:

Chọn D

Câu 8: Chọn phát biểu đúng.

A. Độ biến thiên nội năng của một vật là độ biến thiên nhiệt độ của vật đó.

B. Nội năng gọi là nhiệt lượng.

C. Nội năng là phần năng lượng vật nhận được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt.

D. Có thể làm thay đổi nội năng của vật bằng cách thực hiện công.

Lời giải:

Chọn D

Câu 9: Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?

A. Nội năng là một dạng năng lượng.

B. Nội năng có thể chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác

C. Nội năng là nhiệt lượng.

D. Nội năng của một vật có thể tăng thêm hoặc giảm đi.

Lời giải:

Chọn C

Câu 10: Thực hiện công 100J để nén khí trong xilanh và khí truyền ra môi trường một nhiệt lượng 20J. Kết luận nào sau đây là đúng?

A. Nội năng của khí tăng 80J.

B. Nội năng của khí tăng 120J.

C. Nội năng của khí giảm 80J.

D. Nội năng của khí giảm 120J.

Lời giải:

Chọn A

Câu 11: Hiệu suất của một động cơ nhiệt là 40%, nhiệt lượng nguồn nóng cung cấp là 800J. Công mà động cơ nhiệt thực hiện là

A. 2kJ                     B. 320J                     C. 800J                     D. 480J

Lời giải:

Hiệu suất của động cơ là:

Câu 12: Người ta thực hiện một công 100J để nén khí trong xylanh. Biết rằng nội năng của khí tăng thêm 10J. Chọn kết luận đúng.

A. Khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng là 110J

B. Khí nhận nhiệt là 90J.

C. Khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 110J.

D. Khí truyền ra môi trường xung quanh nhiệt lượng 90J.

Lời giải:

Chọn D

Câu 13: Một động cơ nhiệt nhận từ nguồn nóng một nhiệt lượng 1200J và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng 900J. Hiệu suất của động cơ là

A. lớn hơn 75%

B. 75%

C. 25%

D. nhỏ hơn 25%

Lời giải:

Hiệu suất động cơ là:

Câu 14: Người ta thực hiện công 100J để nén khí trong một xylanh. Biết khí truyền sang môi trường xung quanh nhiệt lượng 20J. Độ biến thiên nội năng của khí là:

A. 80J                     B. 120J                     C. -80J                     D. -120J

Lời giải:

Chọn A

Câu 15: Nguyên lí I nhiệt động lực học được biểu diễn bằng công thức ΔU = Q + A . Quy ước nào sau đây là đúng

A. A > 0 : hệ thực hiện công

B. Q < 0 : hệ nhận nhiệt.

C. A > 0 : hệ nhận công

D. ΔU > 0 : nội năng của hệ giảm.

Lời giải:

Chọn C

C. Bài tập bổ sung

Bài 1: Người ta thực hiện công 200 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 40 J?

Bài 2: Khi truyền nhiệt lượng 6.10⁶J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pittông làm thể tích của khí tăng thêm 0,5m³. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.10⁶N/m² và coi áp suất này không đổi trong quá trình khí thực hiện công.

Bài 3: Một lượng khí lí tưởng chứa trong một xilanh có pit-tông chuyển động được. Các thông số trạng thái ban đầu của khí là 10dm³; 100 kPa; 300 K. Khí được làm lạnh theo một quá trình đẳng áp tới khi thể tích còn 6dm³. Xác định nhiệt độ cuối cùng của khí và tính công mà chất khí thực hiện được.

Bài 4: Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5 J cho chất khí đựng trong xilanh nằm ngang. Chất khí nở ra đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm. Tính độ biến thiên nội năng của chất khí. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xilanh có độ lớn là 20 N.

Bài 5: Một động cơ nhiệt có hiệu suất 25 %, công suất 30 kW. Tính nhiệt lượng mà nó tỏa ra cho nguồn lạnh trong 5 giờ làm việc liên tục.

Bài 6: Một động cơ nhiệt có hiệu suất 30%, công suất 40 kW. Tính nhiệt lượng mà nó tỏa ra cho nguồn lạnh trong 3 giờ làm việc liên tục.

Bài 7: Tính công suất của một động cơ ôtô nếu trong thời gian 4 giờ chạy liên tục ô tô tiêu thụ hết 60 lít xăng. Biết hiệu suất của động cơ là 32 %, năng suất tỏa nhiệt của xăng là 46.10⁶J/kg và khối lượng riêng của xăng là 0,7kg/dm³.

Bài 8: Một bình kín có thể tích 2 lít đựng khí nitơ ở nhiệt độ 10^oC. Sau khi nhận được nhiệt lượng Q = 4,1.10³J, áp suất trung bình lên tới 10⁴mmHg. Tìm khối lượng của khí nitơ trong bình. Cho biết bình dãn nở rất kém.

Bài 9: Có 40 gam khí ôxy, sau khi nhận được nhiệt lượng bằng 208,8 cal nhiệt độ của nó tăng từ 20^oC đến 44^oC. Hỏi quá trình đó được tiến hành trong điều kiện nào?

Bài 10: Khối khí có p = 1 atm, V₁ = 10lit được dãn nở đẳng áp thể tích tăng gấp hai lần. Tìm công do khí thực hiện?

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 10 chọn lọc có đáp án hay khác:

• Tổng hợp lý thuyết chương Cơ sở của nhiệt động lực học
• Dạng 1: Nội năng và sự biến thiên nội năng
• Dạng 2: Nguyên lí 1 nhiệt động lực học
• Dạng 3: Nguyên lí 2 nhiệt động lực học
• Dạng 3: Nguyên lí 2 nhiệt động lực học
• Bài tập Vật Lý 10 chương Cơ sở của nhiệt động lực học (phần 1)
• Bài tập Vật Lý 10 chương Cơ sở của nhiệt động lực học (phần 2)

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---

---

---