Bài tập file word Vật lí 12 cánh diều Bài 2: Định luật 1 của nhiệt động lực học

BÀI 2: ĐỊNH LUẬT 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

(17 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (3 CÂU)

Câu 1: Em hãy nêu khái niệm nội năng. Nội năng phụ thuộc vào những yếu tố nào?

Trả lời:

• Khái niệm nội năng: là tộng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên hệ.
• Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của hệ.

Câu 2: Có mấy cách làm biến đổi nội năng? Giải thích tại sao các cách đó có thể biến đổi nội năng.

Trả lời:

Câu 3: Em hãy phát biểu về định luật I của nhiệt động lực học.

Trả lời:

2. THÔNG HIỂU (6 CÂU)

Câu 1: Trong trường hợp hệ chỉ sinh công mà không nhận thêm nhiệt lượng, độ biến thiên nội năng sẽ như thế nào?

Trả lời:

Nếu hệ chỉ sinh công và không nhận thêm nhiệt lượng, thì độ biến thiên nội năng sẽ giảm, tức là ΔU<0, do hệ mất năng lượng khi sinh công.

Câu 2: Nếu trong một quá trình nhiệt động lực học, nội năng của hệ không đổi, điều đó có ý nghĩa gì về công và nhiệt lượng?

Trả lời:

Câu 3: Trong quá trình truyền nhiệt từ vật A sang vật B, nội năng của vật A giảm và nội năng của vật B tăng. Em hãy giải thích tại sao điều này không mâu thuẫn với định luật I của nhiệt động lực học.

Trả lời:

Câu 4: Hãy giải thích tại sao khi cọ xát hai tay vào nhau, tay lại nóng lên?

Trả lời:

Câu 5: Hãy so sánh sự khác biệt giữa cách làm thay đổi nội năng bằng công và bằng truyền nhiệt. Trong điều kiện nào một cách sẽ được ưu tiên hơn cách kia?

Trả lời:

Câu 6: Một khối nước có khối lượng 2 kg được đun nóng từ 20°C lên 80°C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4.180 J/kg.K, hãy tính nhiệt lượng cần cung cấp để tăng nhiệt độ khối nước này.

Trả lời:

3. VẬN DỤNG (5 CÂU)

Câu 1: Một khí lý tưởng thực hiện chu trình kín (chu trình mà trạng thái đầu và trạng thái cuối giống nhau) bao gồm các quá trình đẳng áp, đẳng tích và đẳng nhiệt. Trong chu trình này, hệ nhận công A = 500J và tỏa ra nhiệt lượng Q = -800J. Tính độ biến thiên nội năng của hệ trong chu trình này. 

Trả lời:

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: Một hệ khí thực hiện một quá trình đẳng tích, nhận được một nhiệt lượng Q = 200J từ môi trường. Hãy tính độ biến thiên nội năng ΔU của hệ trong quá trình này. Giả sử hệ không thực hiện công lên môi trường.

Trả lời:

Câu 3: Một khối đồng có khối lượng 0,8 kg được nung nóng đến nhiệt độ 600 °C, sau đó thả vào một bể nước có khối lượng 50 kg ở nhiệt độ 20 °C. Xác định nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của đồng là 385 J/kg.K và của nước là 4.180 J/kg.K.

Trả lời:

Câu 4: Giải thích tại sao khi thổi hơi vào lòng bàn tay, ta cảm thấy mát, nhưng khi hà hơi vào bàn tay, ta lại cảm thấy ấm?

Trả lời

Câu 5: Tại sao vào mùa đông, khi chúng ta chạm vào kim loại, cảm giác lạnh hơn so với khi chạm vào gỗ, mặc dù cả hai vật đều ở cùng nhiệt độ phòng?

Trả lời

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Giả sử có hai vật thể A và B có cùng khối lượng và cùng vật liệu nhưng ở hai trạng thái khác nhau. Vật A có nhiệt độ cao hơn vật B. Giải thích tại sao khi đặt A và B tiếp xúc nhau thì cuối cùng nhiệt độ của chúng sẽ bằng nhau, và nội năng của mỗi vật sẽ thay đổi như thế nào?

Trả lời:

• Khi hai vật A và B tiếp xúc với nhau, theo định luật I của nhiệt động lực học, sẽ có sự trao đổi nhiệt lượng từ vật có nhiệt độ cao hơn (vật A) sang vật có nhiệt độ thấp hơn (vật B). Quá trình này diễn ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau.
• Nhiệt lượng mà vật A mất đi sẽ bằng nhiệt lượng mà vật B nhận được. Do đó, nội năng của vật A sẽ giảm đi, trong khi nội năng của vật B sẽ tăng lên. Sự thay đổi nội năng này phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ ban đầu của hai vật.
• Cuối cùng, khi hai vật đạt cùng nhiệt độ, sẽ không còn sự trao đổi nhiệt nữa, và nội năng của cả hai vật sẽ ổn định.

---------------------------------------

----------------------Còn tiếp---------------------