Giáo án giảng dạy môn Vật lý 10 - Tiết 56 - 57: Các nguyên lí của nhiệt động lực học

Tiết 56 - 57 : CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Phát biểu và viết được công thức của nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học (NĐLH), nêu được tên, đơn vị và quy ước về dấu của các đại lượng trong công thức. - Phát biểu được nguyên lí thứ hai của NĐLH. 2. Kỹ năng - Vận dụng được nguyên lí thứ hai của NĐLH vào các đẳng quá trình của khí lí tưởng để viết và nêu ý nghĩa vật lí của biểu thức của nguyên lí này cho từng quá trình. - Vận dụng được nguyên lí thứ nhất của NĐLH để giải các bài tập ra trong bài học và các bài tập tương tự. - Nêu được vd về quá trình không thuận nghịch. II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Tranh mô tả chất khí thực hiện công. Học sinh : Ôn lại bài “Sự bão toàn năng lượng trong các hiện tượng cơ và nhiệt” (bài 27,vật lí 8). III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1. Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Nội năng của một vật hoặc một hệ là gì ? Nêu các cách làm biến đổi nội năng. Các cách này giống và khác nhau ở những điểm nào ? Hoạt động 2 (25 phút) : Tìm hiểu nguyên lí I nhiệt động lực học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Nêu và phân tích nguyên lí I nhiệt động lực học. Nêu và phân tích qui ước dấu của A và Q trong biểu thức nguyên lí I. Yêu cầu học sinh trả lời C1. Yêu cầu học sinh trả lời C2. Cho học sinh đọc bài toán thí dụ. Hướng dẫn cho học sinh giải bài toán. Hướng dẫn học sinh thảo luận nhóm để rút ra đặc điểm của các đẵng quá trình. Ghi nhận nguyên lí. Ghi nhận qui ước dấu trong biểu thức của nguyên lí I. Trả lời C1. Trả lời C2. Đọc bài toán. Giải bài toán. Thảo luận nhóm để tìm đặc điểm của quá trình đẵng nhiệt. Thảo luận nhóm để tìm đặc điểm của quá trình đẵng áp. Thảo luận nhóm để tìm đặc điểm của quá trình đẵng tích. I. Nguyên lí I nhiệt động lực học. 1. Phát biểu nguyên lí. Độ biến thiên nọi năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được. DU = A + Q Qui ước dấu : DU> 0: nội năng tăng; DU< 0: nội năng giảm. A> 0: hệ nhận công; A< 0: hệ thực hiện công. Q> 0: hệ nhận nhiệt; Q< 0: hệ truyền nhiệt. 2. Vận dụng. Xét một khối khí lí tưởng chuyển từ trạng thái 1 (p1, v1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2): + Với quá trình đẵng nhiệt (Q = 0), ta có : DU = A Độ biến thiên nội năng bằng công mà hệ nhận được. Quá trình đẵng nhiệt là quá trình thực hiện công. + Với quá trình đẵng áp (A ¹ 0; Q ¹ 0), ta có: DU = A + Q Độ biến thiên nội năng bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được. + Với quá trình đẵng tích (A = 0), ta có : DU = Q Độ biến thiên nội năng bằng nhiệt lượng mà hệ nhận được. Quá trình đẵng tích là quá trình tuyền nhiệt. Hoạt động 3 (15 phút) : Vận dụng, củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản của bài. Hướng dẫn để học sinh giải bài tập ví dụ sgk. Yêu cầu học sinh giải các bài tập 4, 5 trang 180. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập còn lại. Tóm tắt những kiến thức cơ bản trong bài. Giải bài tập thí dụ. Giải các bài tập 4, 5 trang 180. Ghi các bài tập về nhà. Tiết 2. Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Phát biểu nguyên lí I nhiệt động lực học. Nêu các quy ước dấu cho các đại lượng trong biểu thức của nguyên lí. Hoạt động 2 (35 phút) : Tìm hiểu nguyên lí II nhiệt động lực học. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Mô tả thí nghiện hình 33.3. Yêu cầu học sinh cho biết thế nào là quá trình thuận nghịch. Cho ví dụ về quá trình không thuận nghịch. Yêu cầu học sinh cho biết thế nào là quá trình không thuận nghịch. Giới thiệu và phân tích cách phát biểu của Clau-di-út. Giới thiệu và phân tích cách phát biểu của Các-nô. Vẽ hình 33.4. Yêu cầu học sinh đọc sách giáo khoa để nêu nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt. Nêu và phân tích công thức tính hiệu suất của động cơ nhiệt. Đọc sách giáo khoa. Nêu quá trình thuận nghịch. Đọc sách giáo khoa. Qua các ví dụ, cho biết thế nào là quá trình không thuận nghịch. Ghi nhận nguyên lí II theo Clau-di-út. Trả lời C3. Ghi nhận nguyên lí II theo Các-nô. Trả lời C4 Đọc sách giáo khoa. Giải thích nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt. Ghi nhận hiệu suất của động cơ nhiệt. Giải thích vì sao hiệu suất của động có nhiệt luôn nhỏ hơn 1. II. Nguyên lí II nhiệt động lực học. 1. Quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch. a) Quá trình thuận nghịch. Quá trình thuận nghịch là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác. b) Quá trình không thuận nghịch. Quá trình không thuận nghịch là quá trình chỉ có thể xảy ra theo một chiều xác định, không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại. Muốn xảy ra theo chiều ngược lại phải cần đến sự can thiệp của vật khác. 2. Nguyên lí II nhiệt dộng lực học. a) Cách phát biểu của Clau-di-út. Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một 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. 3. Vận dụng. Nguyên lí II nhiệt động lực học có thể dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong đời sống và kỉ thuật. Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt : Mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận cơ bản là : + Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng (Q1). + Bộ phận phát động gồm vật trung gian nhận nhiệt sinh công (A) gọi là tác nhân và các thiết bị phát động. + Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do tác nhân toả ra (Q2). Hiệu suất của động cơ nhiệt : H = < 1 Hoạt động 4 (5 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản của bài. Yêu cầu học sinh giải các bài tập từ 33.2 đến 33.5 và 33.7 đến 33.9. Tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY