TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II CHƯƠNG III: TĨNH HỌC VẬT RẮN 19 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA HAI LỰC TRỌNG TÂM - Vật rắn vật mà khoảng cách hai điểm vật khơng đổi - Giá lực: Là đường thẳng mang vectơ lực Điều kiện cân vật rắn tác dụng hai lực: Muốn cho vật rắn chịu tác dụng hai lực trạng thái cân hai lực phải cân u ur r r u F1 + F2 = Chú ý: - Hai lực trực đối hai lực giá, ngược chiều có độ lớn - Hai lực cân bằng: hai lực trực đối tác dụng vào vật - Tác dụng lực lên vật rắn không thay đổi điểm đặt lực dời chỗ giá Trọng tâm vật rắn: - Trọng tâm vật rắn điểm đặt trọng lực tác dụng lên vật - Khi vật rắn dời chỗ trọng tâm vật dời chỗ điểm vật Cân vật rắn treo đầu dây: Treo vật rắn đầu sợi dây mềm cân bằng: - Dây treo trùng với đường thẳng đứng qua trọng tâm G vật - Độ lớn lực căng T độ lớn trọng lượng P vật - Ứng dụng: Dùng dây dọi để xác định đường thẳng đứng, xác định trọng tâm vật rắn phẳng mỏng Cân vật rắn giá đỡ nằm ngang: u r Đặt vật rắn giá đỡ nằm ngang trọng lực P ép vật vào giá đỡ, vật tác dụng lên giá đỡ lực, ur giá đỡ tác dụng phản lực N lên vật Khi vật cân bằng: ur u r N = -P (trực đối) Mặt chân đế: Là hình đa giác lồi nhỏ chứa tất điểm tiếp xúc Điều kiện cân vật rắn có mặt chân đế: Đường thẳng đứng qua trọng tâm vật gặp mặt chân đế Các dạng cân bằng: a Cân bền: Vật tự trở vị trí cân ta làm lệch khỏi vị trí cân b Cân không bền: Vật không tự trở vị trí cân (càng dời xa vị trí cân bằng) ta làm lệch khỏi vị trí cân c Cân phiếm định: Vật cân vị trí ta làm lệch khỏi vị trí cân 20 CÂN BẰNG CỦA VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC KHÔNG SONG SONG Quy tắc tổng hợp hai lực đồng quy: Hai lực đồng quy: Là hai lực tác dụng lên vật rắn, có giá cắt điểm Để tổng hợp hai lực đồng quy ta làm sau: - Trượt hai lực giá chúng điểm đặt hai lực I (điểm đồng quy) r - Áp dụng quy tắc hình bình hành, tìm hợp lực F hai lực đặt lên điểm I r u ur r u F = F1 + F2 Ghi chú: r r, r r, u, r ur u - Nếu vẽ F1 song song chiều (không giá với F ) có độ lớn F F = F + F2 r r hợp lực F1 F2 - Chỉ tổng hợp hai lực khơng song song thành lực hai lực đồng quy (đồng phẳng) Cân vật rắn tác dụng ba lực không song song: Điều kiện cân bằng: TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Điều kiện cân vật rắn chịu tác dụng ba lực không song song hợp lực hai lực cân với lực thứ ba u ur ur r r u F1 + F2 + F3 = Nói cách khác ba lực phải đồng phẳng đồng quy có hợp lực khơng 21 QUY TẮC HỢP LỰC SONG SONG ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN DƯỚI TÁC DỤNG CỦA BA LỰC SONG SONG Quy tắc hợp lực hai lực song song chiều: a Quy tắc: u r ur u r Hợp lực hai lực F F2 song song, chiều, tác dụng vào vật rắn, lực F song song, chiều với hai lực có độ lớn tổng độ lớn hai lực F=F1+F2 u ur r u r Giá hợp lực F nằm mặt phẳng F , F2 chia khoảng cách hai lực thành đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn hai lực F1 d = (chia trong) F2 d1 b Hợp nhiều lực: r r r Nếu muốn tìm hợp lực nhiều lực song song chiều F1 ,F2 , ,Fn ta tìm hợp lực r u r r r u r u r r R1 = F1 + F2 , lại tìm hợp lực R = R + F3 tiếp tục lực cuối Fn ur Hợp lực F tìm lực song song chiều với lực thành phần, có độ lớn: F=F1+F2+ +Fn c Lí giải trọng tâm vật rắn: Chia vật rắn thành nhiều phần tử nhỏ, trọng lực nhỏ tạo thành hệ lực song song chiều đặt lên vật Hợp lực chúng trọng lực tác dụng lên vật có điểm đặt trọng tâm vật d Phân tích lực thành hai lực song song: ur u r ur u ur u r ur u Phân tích lực F cho thành hai lực F F2 song song với F tức tìm hai lực F F2 1 ur song song có hợp lực F Có vơ số cách phân tích lực cho Khi có yếu tố xác định phải dựa vào để chọn cách phân tích thích hợp Điều kiện cân vật rắn tác dụng ba lực song song: u ur ur r u Điều kiện cân vật rắn tác dụng ba lực F , F2 , F3 song song, đồng phẳng hợp lực hai lực cân với lực thứ ba u ur ur r r u F1 + F2 + F3 = Quy tắc hợp hai lực song song trái chiều: u r ur u r Hợp lực hai lực F F2 song song trái chiều tác dụng vào vật rắn, lực F : - Song song chiều với lực thành phần có độ lớn lớn lực thành phần - Có độ lớn hiệu độ lớn hai lực thành phần: F = F − F2 - Giá hợp lực nằm mặt phẳng hai lực thành phần, chia khoảng cách hai lực thành đoạn tỷ lệ nghịch với độ lớn hai lực d F1 = (chia ngoài) d1 F2 Ngẫu lực: TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II u r ur u - Ngẫu lực hệ hai lực F F2 song song ngược chiều, có độ lớn F, tác dụng lên vật - Ngẫu lực có tác dụng làm cho vật rắn quay theo chiều định - Ngẫu lực khơng có hợp lực - Momen ngẫu lực đặc trưng cho tác dụng làm quay ngẫu lực tích độ lớn F lực khoảng cách d hai giá hai lực M=F.d Đơn vị mô men ngẫu lực N.m 22 MOMEN CỦA LỰC ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT VẬT RẮN CÓ TRỤC QUAY CỐ ĐỊNH Nhận xét tác dụng lực lên vật rắn có trục quay có định: - Các lực có giá song song với trục quay cắt trục quay khơng có tác dụng làm quay vật - Các lực có phương vng góc với trục quay có giá xa trục quay tác dụng làm quay vật mạnh - Tác dụng làm quay lực lên vật rắn có trục quay cố định từ trạng thái đứng yên phụ thuộc vào độ lớn lực mà phụ thuộc khoảng cách từ trục quay tới giá (cách tay đòn) lực Momen lực trục quay: Momen lực: ur ur Xét lực F nằm mặt phẳng vng góc với trục quay Oz Momen lực F trục quay đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay lực quanh trục đo tích độ lớn lực cánh tay đòn M = F.d d(m): cánh tay đòn (tay đòn) khoảng cách từ trục quay tới giá lực M(N.m): momen lực Điều kiện cân vật rắn có trục quay cố định (Quy tắc momen): Muốn cho vật rắn có trục quay cố định nằm cân tổng momen lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều phải tổng momen lực có khuynh hướng làm vật quay theo chiều ngược lại ∑ M = ∑ M' Nếu quy ước momen lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ có giá trị dương, chiều kim đồng hồ có giá trị âm , thì: M1+M2+ =0 Với M1, M2 momen tất lực đặt lên vật o0o - TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 23 ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG Hệ kín Một hệ vật gọi hệ kín có vật hệ tương tác lẫn (gọi nội lực)mà khơng có tác dụng lực từ bên hệ (gọi ngoại lực), có phải triệt tiêu lẫn Định luật bảo toàn động lượng a Động lượng Động lượng vật chuyển động đại lượng đo tích khối lượng vận tốc vật r r p = mv Đặc điểm vectơ động lượng: - Điểm đặt: Tại trọng tâm vật - Hướng: Cùng hướng với vectơ vận tốc - Độ lớn: p = m.v Đơn vị động lượng hệ SI: kg.m/s b Động lượng hệ: Động lượng hệ vật tổng vectơ động lượng vật (coi chất điểm) hệ r r r r p = p1 + p + + p n c Định luật bảo toàn động lượng Vectơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn r r, p=p 24 CHUYỂN ĐỘNG BẰNG PHẢN LỰC Nguyên tắc chuyển động phản lực Chuyển động phản lực chuyển động vật tự tạo phản lực cách phóng hướng phần khối lượng nó, để phần chuyển động theo hướng ngược lại Động phản lực Tên lửa a Động phản lực: - Phần đầu của động có máy nén để hút nén khơng khí Khi nhiên liệu cháy, hỗn hợp khí sinh phía sau vừa tạo phản lực đẩy máy bay, vừa làm quay tuabin máy nén - Vận tốc máy bay phản lực dân dụng đại đạt từ 900-1000km/h Máy bay phản lực chiến đấu lên tới 1300km/h b Tên lửa: Áp dụng nguyên tắc chuyển động phản lực Động phản lực khơng cần đến mơi trường khí bên ngồi Nó chuyển động khơng gian vũ trụ có mang theo chất oxi hố để đốt cháy nhiên liệu 25 CƠNG – CƠNG SUẤT Cơng a Định nghĩa: Công thực lực không đổi đại lượng đo tích độ lớn lực hình chiếu độ dời điểm đặt phương lực A = F.s.cosα (25.1) TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II b Cơng phát động, cơng cản π  ÷thì A > đựơc gọi công phát động 2  π  -Nếu cosα <  < α £ π ÷ A < đựơc gọi công cản 2  π  - Nếu cosα =  α = ÷ A = 0, dù có lực tác dụng khơng có cơng thực 2  - Nếu cosα >  α < c Đơn vị công Trong hệ SI, công tính Jun (J) jun cơng thực lực có độ lớn 1N điểm đặt lực có độ dời 1m theo phương lực 1J = 1N.1m Công suất a Định nghĩa: Công suất đại lượng cho tốc độ thực công động cơ, có gái trị thương số công A thời gian t cần để thực công P= A t b Đơn vị: Trong hệ SI, cơng suất đo t, kí hiệu W ốt cơng suất máy sinh cơng Jun giây 1W = 1J 1s Một số đơn vị khác: 1kW = 1000W = 103W 1MW = 1000000W = 106W Chú ý: 1kWh = 3,6.106J 1HP (mã lực) = 736W c Biểu thức khác công suất rr A F.s r r P= = = F.v t t Ứng dụng: Đối với động lực kéo tỉ lệ nghịch với vận tốc dùng để chế tạo hộp số Hộp số giúp thay đổi tốc độ quay trục dẫn tới làm thay đổi lực kéo động Hiệu suất H= A' > m v1 = ta biến đổi gần với m2 ≈ ta thu v, = 0; v , = -v 2 m1 Va chạm mềm - Định luật bảo toàn động lượng: mv = ( M + m ) V - Độ biến thiên động hệ: ΔWđ = - M Wđ1 F1 S2 > S1 Nếu cho F1 di chuyển đoạn d1 xuống lực F2 di chuyển ngược lên đoạn d2 là: d = d1 S1 < d1 S2 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Lực nâng nhân lên S2 S2 độ dời lại chia cho , cơng bảo tồn S1 S1 33 SỰ CHẢY THÀNH DÒNG CỦA CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ ĐỊNH LUẬT BÉC-NU-LI Chuyển động chất lỏng lí tưởng - Chuyển động chất lỏng chia làm hai loại: ▪ Chảy ổn định (hay chảy thành dịng) ▪ Chảy khơng ổn định (chảy cuộn xốy) - Chất lỏng lý tưởng: chất lỏng chảy thành dịng khơng nén - Chất khí chảy thành dòng Đường dòng ống dòng - Khi chất lỏng chảy ổn định, phần tử chất lỏng chuyển động theo đường định khơng giao nhau, gọi đường dịng - Vận tốc phần tử chất lỏng điểm xác định đường dịng có phương tiếp tuyến với đường dịng có độ lớn khơng đổi - Ống dịng phần chất lỏng chuyển động có mặt biên tạo đường dòng - Trong ống dòng, vận tốc chảy lớn đường dịng xít Hệ thức tốc độ tiết diện ống dòng Lưu lượng chất lỏng a Hệ thức tốc độ tiết diện ống dòng: Trong ống dòng, tốc độ chất lỏng tỉ lệ nghịch với tiết diện ống v1 S2 = (33.1) v S1 v1, v2 vận tốc chất lỏng ống dòng tiết diện S1, S2 b Lưu lượng chất lỏng Từ (33.1) ta có: v1.S1 = v2.S2 = A (33.2) - Đại lượng A có giá trị điểm ống dòng gọi lưu lượng chất lỏng - Khi chảy ổn định, lưu lượng chất lỏng ống dịng khơng đổi - Đơn vị lưu lượng hệ SI : m3/s Định luật Bec-nu-li cho ống dòng nằm ngang a Phát biểu: Trong ống dòng nằm ngang, tổng áp suất tĩnh áp suất động điểm ln số b Biểu thức: Trong đó: p : áp suất tĩnh p +ρv 2 = số (33.3) ρ v : áp suất động Trong ống dịng, nơi có vận tốc lớn (tiết diện nhỏ) áp suất tĩnh nhỏ; nơi có vận tốc nhỏ áp suất tĩnh lớn 34 ỨNG DỤNG ĐỊNH LUẬT BEC-NU-LI Đo áp suất tĩnh áp suất toàn phần a Đo áp suất tĩnh : Đặt ống hình trụ hở hai đầu, cho miệng ống song song với dòng chảy Áp suất tĩnh tỉ lệ với độ cao cột chất lỏng ống p = ρgh1 10 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II b Đo áp suất tồn phần: Dùng ống hình trụ hở hai đầu, đầu uốn vng góc Đặt ống cho miệng ống vng góc với dịng chảy Áp suất toàn phần tỉ lệ với độ cao cột chất lỏng ống p = ρgh2 Đo vận tốc chất lỏng Ống Ven-tu-ri - Đo vận tốc chất lỏng: Dựa nguyên tắc đo áp suất tĩnh - Ống Ven-tu-ri: Dùng để đo vận tốc chất lỏng ống Ống Ven-tu-ri đặt nằm ngang, gồm phần có diện tích S phần có diện tích s nhỏ Một áp kế hình chữ U có hai đầu nối với hai phần ống đó, cho ta biết hiệu áp suất tĩnh ∆p hai tiết diện Vận tốc v tiết diện S: 2sΔp v= ρ ( S2 - s ) Trong ∆p : hiệu áp suất tĩnh hai tiết diện S s Đo vận tốc máy bay nhờ ống pi-tô Dụng cụ để đo vận tốc máy bay ống Pi-tô, gắn vào cánh máy bay dịng khơng khí bao quanh ống Vận tốc chảy vng góc với tiết diện S nhánh ống chữ U Nhánh thơng buồng có lỗ nhỏ thành bên áp suất buồng áp suất tĩnh dịng khơng khí bên ngồi Độ chênh hai mức chất lỏng ống chữ U cho phép ta tính vận tốc máy bay v= 2ρ.gΔh ρ KK Một vài ứng dụng khác định luật Bec-nu-li: a Lực nâng máy bay: Ở phía đường dịng xít vào so với phía cánh Vận tốc dịng khơng khí phía lớn vận tốc phía cánh Áp suất thuỷ tĩnh phía nhỏ áp suất thuỷ tĩnh phía tạo nên lực nâng máy bay b Bộ chế hồ khí: - Bộ chế hồ khí phận động đột dùng để cung cấp hỗn hợp nhiên liệu khơng khí - Trong buồng phao A, xăng giữ mức ngang với miệng vòi phun G nhờ hoạt động phao P Ống hút khơng khí có đoạn thắt lại B Ở áp suất giảm xuống, xăng bị hút lên phân tán thành hạt nhỏ trộn lẫn với khơng khí tạo thành hỗn hợp vào xilanh 11 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II PHẦN HAI NHIỆT HỌC CHƯƠNG VI CHẤT KHÍ 35 THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ CẤU TẠO CHẤT Tính chất chất khí - Bành trướng: chiếm tồn thể tích bình chứa - Dễ nén: Khi áp suất tác dụng lên lượng khí tăng thể tích khí giảm đáng kể - Có khối lượng riêng nhỏ so với chất lỏng chất rắn Cấu trúc chất khí - Chất tạo từ nguyên tử, nguyên tử tương tác liên kết với tạo thành phân tử - Mỗi chất khí tạo thành từ phân tử giống hệt Mỗi phân tử bao gồm hay nhiều nguyên tử Lượng chất, mol a Mol: mol lượng chất có chứa số phân tử hay nguyên tử số nguyên tử chứa 12 gam Cacbon 12 b Số Avogadro: Số nguyên tử hay phân tử chứa mol chất gọi số A-vô-ga-đrô NA NA = 6,02.1023 mol-1 c Khối lượng mol: Khối lượng mol chất (ký hiệu µ) đo khối lượng mol chất d Thể tích mol: Thể tích mol chất đo thể tích mol chất Ở điều kiện chuẩn (0oC, 1atm), thể tích mol chất khí 22,4 lít/mol hay 0,0224 m /mol Chú ý: - Khối lượng m0 phân tử (hay nguyên tử) chất: m0 = µ NA - Số mol ν chứa khối lượng m chất: ν= m µ - Số phân tử (hay nguyên tử) N có khối lượng m chất: N = ν.N A = m N A µ Thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí gồm phân tử có kích thước nhỏ (có thể coi chất điểm) - Các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng Nhiệt độ cao vận tốc chuyển động nhiệt lớn 12 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II - Giữa hai va chạm, phân tử gần tự chuyển động thẳng - Khi chuyển động, phân tử va chạm với làm chúng bị thay đổi phương vận tốc chuyển động, va chạm với thành bình tạo nên áp suất chất khí lên thành bình Cấu tạo phân tử chất: - Chất cấu tạo từ phân tử (hoặc nguyên tử) chuyển động nhiệt không ngừng - Ở thể khí, phân tử xa nhau, lực tương tác phân tử yếu nên chúng chuyển động phía nên lượng khí khơng tích hình dạng xác định - Ở thể rắn thể lỏng, phân tử gần nhau, lực tương tác chúng mạnh, nên phân tử dao động quanh vị trí cân Do khối chất lỏng vật rắn tích xác định - Ở thể rắn, vị trí cân phân tử cố định nên vật rắn có hình dạng xác định - Ở thể lỏng vị trí cân di chuyển nên khối chất lỏng khơng có hình dạng xác định mà chảy 36 ĐỊNH LUẬT BƠI-LƠ - MA-RI-ỐT Nhận xét: Khi nhiệt độ khối khí khơng đổi ta có: p1V1 = p V2 = p3V3 =… Địnhluật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt: Ở nhiệt độ khơng đổi, tích áp suất p thể tích V lượng khí xác định số pV = số 37 ĐỊNH LUÂT SÁC - LƠ NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI Định luật Sác-lơ: Với lượng khí tích khơng đổi áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t khí sau: p = p ( 1+γt ) Trong γ có giá trị chất khí, nhiệt độ độ-1 273 Khí lý tưởng Khí lý tưởng (theo quan điểm vĩ mơ) khí tn theo hai định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt định luật Sác-lơ Ở áp suất thấp, coi khí thực khí lý tưởng Nhiệt độ tuyệt đối - Nhịêt giai Ken-vin nhiệt giai khơng độ (0K) tương ứng với nhiệt độ -273 oC khoảng cách 1K khoảng cách 1oC - Nhiệt độ đo nhịêt giai Ken-vin gọi nhiệt độ tuyệt đối, ký hiệu T T = t +273 - Trong nhiệt giai Ken-vin, định luật Sác-lơ viết sau: p = const T 38 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC Phương trình trạng thái khí lý tưởng: Xét khối khí biến đổi từ trạng thái (p 1, V1, T1) sang trạng thái (p2, V2, T2) Chia trình thành hai đẳng trình: đẳng nhiệt (1-2’) đẳng tích (2’-2) Trong q trình (1-2’), định luật Bơi-lơ - Ma-ri-ốt cho ta: p1V1 = p'2 V2 (1) Trong trình (2’-2), định luật Sác-lơ cho ta: p'2 T1 = p T2 hay p '2 = p T1 T2 (2) 13 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Từ (1) (2): p1V1 p V2 = T1 T2 Vì trạng thái (1) (2) chọn nên ta viết: pV = const T Đây phương trình trạng thái khí lý tưởng Định luật Gay Luy-xác: Thể tích V lượng khí có áp suất khơng đổi tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối khí V = const T 39 PHƯƠNG TRÌNH CLA-PÊ-RƠN - MEN-ĐÊ-LÊ-ÉP Xét khối khí có khối lượng m khối lượng mol µ Khi đó, số mol khí chứa lượng khí là: ν= m μ Nếu xét điều kiện chuẩn (áp suất p0 = 1atm = 1,013.105 Pa nhiệt độ T0 = 273K) thể tích lượng khí là: V0 = 22, 4ν ( l / mol ) = 0,0224 ν ( m / mol ) Thay p0, T0 V0 vào phương trình trạng thái, ta tính số C vế phải phương trình trạng thái lượng khí xét: p0 V0 1,013.105.0,0224  Pa m3  C= =ν =  ÷ νR T0 273 K mol   Trong đó: R=  Pa m3  1,013.105.0,0224 = 8,31  ÷ 273  K mol  Chú ý: Pa.m3 = (N/m2).m3 = N.m = J Vậy: R = 8,31 J/mol.K R có giá trị với chất khí gọi số chất khí Thay C = ν.R vào vế phải phương trình trạng thái: pV =νRT = m RT μ Phương trình gọi phương trình Cla-pê-rơn - Men-đê-lê-ép -o0o - 14 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II CHƯƠNG VII : CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ 40 CHẤTRẮN Chất rắn kết tinh chất rắn vô định hình - Chất rắn kết tinh cấu tạo từ tinh thể, có dạng hình học - Chất vơ định hình khơng có cấu trúc tinh thể nên khơng có dạng hình học - Một số chất chất rắn kết tinh hay chất rắn vô định hình tuỳ thuộc vào việc làm chúng rắn lại Tinh thể mạng tinh thể - Tinh thể kết cấu rắn có dạng hình học xác định - Tinh thể cấu trúc tạo hạt (nguyên tử, phân tử, ion, ) liên kết chặt chẽ với lực tương tác xếp theo trật tự hình học không gian xác định gọi mạng tinh thể - Một chất rắn kết tinh theo nhiều kiểu cấu trúc tinh thể khác Vật rắn đơn tinh thể vật rắn đa tinh thể - Vật rắn cấu tạo từ tinh thể gọi vật rắn đơn tinh thể - Vật rắn cấu tạo từ nhiều tinh thể gắn kết hỗn độn với gọi Chuyển động nhiệt chất rắn kết tinh chất rắn vô định hình - Mỗi hạt cấu tạo nên tinh thể khơng đứng n mà ln dao động quanh vị trí cân xác định mạng tinh thể Chuyển động gọi chuyển động nhiệt - Chuyển động nhiệt chất rắn vơ định hình dao động hạt quanh vị trí cân Các vị trí cân phân bố theo kiểu trật tự gần - Khi nhiệt độ tăng dao động mạnh lên Tính dị hướng - Tính dị hướng vật thể chỗ tính chất vật lý theo phương khác vật khơng - Trái với tính di hướng tính đẳng hướng - Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng - Vật rắn đa tinh thể vật rắn vơ định hình có tính đẳng hướng 41 BIẾN DẠNG CỦA VẬT RẮN Biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo a Biến dạng đàn hồi : Khi có lực tác dụng lên vật rắn vật bị biến dạng Nếu ngoại lực thơi tác dụng vật lấy lại hình dạng kích thước ban đầu Biến dạng vật rắn lúc gọi biến dạng đàn hồi vật rắn có tính đàn hồi 15 TĨM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Khi vật chịu biến dạng đàn hồi xuất lực đàn hồi b Biến dạng dẻo (biến dạng cịn dư) Khi có lực tác dụng lên vật rắn vật bị biến dạng Nếu ngoại lực thơi tác dụng vật khơng thể lấy lại hình dạng kích thước ban đầu Biến dạng vật rắn lúc gọi biến dạng dẻo (biến dạng cịn dư) vật rắn có tính dẻo Giới hạn đàn hồi: Giới hạn trong vật rắn cịn giữ tính đàn hồi Biến dạng kéo biến dạng nén Định luật Húc a Biến dạng kéo – Biến dạng nén Nếu tác dụng ngoại lực - Chiều dài vật tăng lên: biến dạng kéo - Chiều dài vật ngắn lại : biến dạng nén b Ứng suất kéo (nén): Là lực kéo (hay nén) đơn vị diện tích vng góc với lực σ= F S S (m2): tiết diện ngang F (N) : lực kéo (nén) σ (N/m2, Pa) : ứng suất kéo (nén) c Độ biến dạng tỉ đối: ε= ∆l l0 ∆l = l − l0 độ biến dạng d Định luật Húc: Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối kéo hay nén rắn tiết diện tỉ lệ thuận với ứng suất gây ∆l F ∼ lo S Có thể viết FΔl =E hay σ = E.ε S lo E (N/m): suất đàn hồi (suất Y-âng), đặc trưng cho tính đàn hồi chất dùng làm rắn d Lực đàn hồi E.S Fdh =Δl lo hay ∆l (m) : độ biến dạng (độ dãn hay nén) k = |Fđh| = k.∆l E.S : hệ số đàn hồi (độ cứng) vật (N/m) lo k phụ thuộc vào kích thước hình dạng vật suất đàn hồi chất làm vật Chú ý : Một rắn tiết diện chịu biến dạng kéo (hay nén) tiết diện ngang vật nhỏ (hay tăng lên) Biến dạng lệch (biến dạng trượt) - Biến dạng lệch: Là biến dạng mà có lệch lớp vật rắn chịu tác dụng ngoại lực tiếp tuyến với bề mặt vật rắn - Biến dạng lệch gọi biến dạng trượt hay biến dạng cắt - Trong biến dạng lệch lực ngồi tác dụng tiếp tuyến với bề mặt vật rắn, tức song song với lớp vật rắn 16 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Giới hạn bền - Mỗi vật liệu có giới hạn bền, vượt q giới hạn vật bị hư hỏng - Giới hạn bền biểu thị ứng suất ngoại lực σb = Fb S σb(N/m2; Pa) : ứng suất bền Fb : Lực vừa đủ làm vật hư hỏng 42 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN Sự nở dài - Sự nở dài tăng kích thước vật rắn theo phương chọn - Độ tăng chiều dài ∆l = αlo(t – to) α : hệ số nở dài (K– hay độ -1), α phụ thuộc vào chất chất làm l chiều dài t00C - Chiều dài t oC l = lo + ∆l = lo[1 + α (t – to)] Sự nở thể tích (sự nở khối) - Khi nhiệt độ tăng kích thước vật rắn tăng theo phương tăng lên theo định luật nở dài, nên thể tích vật tăng lên Đó nở thể tích hay nở khối - Thể tích vật rắn toC V = Vo + ∆V = Vo[1 + β(t – to)] –1 –1 β: hệ số nở khối (K hay độ ) - Thực nghiệm cho thấy β = 3α Hiện tượng nở nhiệt kỹ thuật - Trong kỹ thuật người ta vừa ứng dụng lại vừa phải đề phòng tác hại nở nhiệt - Ứng dụng: Ứng dụng nở nhiệt khác chất để tạo băng kép dùng làm rơle - Đề phòng: Ta phải chọn vật liệu có hệ số nở dài hàn ghép vật liệu khác Phải để khoảng hở chỗ vật nối đầu 43 CHẤT LỎNG HIỆN TƯỢNG CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG Cấu trúc chất lỏng a Mật độ phân tử Mật độ phân tử chất lỏng lớn gấp nhiều lần mật độ phân tử chất khí gần mật độ phân tử chất rắn b Cấu trúc trật tự gần Tương tự cấu trúc chất rắn vơ định hình, vị trí hạt thường xuyên dợi chỗ Chuyển động nhiệt chất lỏng Trong chất lỏng, phân tử tương tác với phân tử khác gần Nó dao động quanh vị trí cân tạm thời lúc tương tác, nhảy sang vị trí mới, lại dao động quanh vị trí cân này, tiếp tục Hiện tượng căng bề mặt chất lỏng a Lực căng bề mặt : Lực căng bề mặt đặt lên đường giới hạn bề mặt vng góc với nó, có phương tiếp tuyến với bề mặt khối chất lỏng có chiều hường phí màng bề mặt khối chất lỏng gây lực căng b Đặc điểm lực căng bề mặt: - Điểm đặt: đường giới hạn bề mặt - Phương : vng góc với đường giới hạn bề mặt tiếp tuyến với bề mặt khối chất lỏng - Chiều : hướng phía màng bề mặt khối chất lỏng gây lực căng 17 TĨM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II - Độ lớn : Độ lớn lực căng bề mặt F tác dụng lên đoạn thẳng có độ dài l đường giới hạn bề mặt tỉ lệ với độ dài l F = σ.l σ (N/m) : hệ số căng bề mặt (suất căng bề mặt) chất lỏng (phụ thuộc vào chất nhiệt độ chất lỏng) Đường giới hạn là: đường biên, đường phân chia bề mặt khối lỏng 44 HIỆN TƯỢNG DÍNH ƯỚT VÀ KHƠNG DÍNH ƯỚT HIỆN TƯỢNG MAO DẪN Hiện tượng dính ướt khơng dính ướt a Quan sát - Nhỏ giọt nước lên thủy tinh nước chảy lan ta nói nước dính ướt thủy tinh - Nhỏ giọt thủy ngân lên thủy tinh thuỷ ngân thu dạng hình cầu dẹp ta nói thủy ngân khơng dính ướt thủy tinh - Tùy thuộc vào chất chất lỏng chất rắn mà xảy tượng dính ướt hay khơng dính ướt b Giải thích - Khi lực tương tác phân tử chất rắn với phân tử chất lỏng mạnh lực hút phân tử chất lỏng với có tượng dính ướt - Khi lực tương tác phân tử chất rắn với phân tử chất lỏng yếu lực hút phân tử chất lỏng với có tượng khơng dính ướt c Ứng dụng tượng dính ướt - Tuyển quặng d Dạng mặt chất lỏng chỗ tiếp giáp với thành bình - Khi chất lỏng dính ướt thành bình lực hút phân tử chất rắn chất lỏng kéo mép chất lỏng lên, làm cho mặt chất lỏng chỗ sát thành bình mặt lõm - Khi chất lỏng khơng dính ướt thành bình lực hút phân tử chất lỏng kéo mép chất lỏng hạ xuống, làm cho mặt chất lỏng chỗ sát thành bình mặt lồi Hiện tượng mao dẫn a Quan sát tượng - Nhúng ống thủy tinh có tiết diện nhỏ hở hai đầu vào chậu nước Mực nước ống dâng lên, ống có tiết diện nhỏ nước dâng cao - Thay nước thủy ngân mực thủy ngân ống hạ xuống b Hiện tượng mao dẫn: Là tượng dâng lên hay hạ xuống mực chất lỏng bên ống có bán kính nhỏ, vách hẹp, khe hẹp, vật xốp,… so với mực chất lỏng ngồi c Cơng thức tính độ chênh lệch mực chất lỏng mao dẫn h= 4σ ρgd σ (N/m) : hệ số căng bề mặt chất lỏng ρ (N/m3) : khối lượng riêng chất lỏng g (m/s2) : gia tốc trọng trường d (m) : đường kính ống h (m) : độ dâng lên hay hạ xuống d ý nghĩa tượng mao dẫn: Giấy thấm hút mực, mực thấm rãnh ngòi bút, bấc đèn hút dầu 45 SỰ CHUYỂN THỂ- SỰ NĨNG CHẢY VÀ SỰ ĐƠNG ĐẶC Nhiệt chuyển thể - Khi chuyển thể xảy thay đổi cấu trúc đột biến chất Vì vậy, để chuyển thể, khối chất cần trao đổi lượng với mơi trường ngồi dạng truyền nhiệt nhiệt chuyển thể - Ví dụ: 18 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Khi khối chất lỏng chuyển thành cần thu nhiệt lượng từ bên ngồi để phá vỡ liên kết phân tử cấu trúc chất lỏng chuyển thành Khi ngưng tụ (hóa lỏng) tỏa nhiệt lượng trở cấu trúc chất lỏng - Nếu chuyển thể không kéo theo thay đổi cấu trúc đột biến việc thu hay toả nhiệt khơng có đặc biệt Sự biến đổi thể tích riêng chuyển thể - Sự chuyển thể cịn kéo theo biến đổi thể tích riêng (thể tích ứng với đơn vị khối lượng chất) - Thể tích riêng thể rắn nhỏ (trừ nước đá) Sự nóng chảy đơng đặc a Nhiệt độ nóng chảy - Sự nóng chảy q trình chất biến đổi từ thể rắn sang thể lỏng - Nhiệt độ chất rắn kết tinh nóng chảy gọi nhiệt độ nóng chảy (hay điểm nóng chảy) - Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào chất áp suất ngồi b Nhiệt nóng chảy riêng - Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hồn toàn đơn vị khối lượng chất rắn kết tinh nhiệt độ nóng chảy gọi nhiệt nóng chảy riêng (hay gọi tắt nhiệt nóng chảy) - Ký hiệu : λ (J/kg) - Nhiệt lượng mà tồn vật rắn có khối lượng m nhận từ ngồi suốt q trình nóng chảy : Q = mλ m khối lượng vật rắn kết tinh nóng chảy c Sự đông đặc - Làm nguội vật rắn nóng chảy áp suất ngồi xác định chất nóng chảy đơng đặc nhiệt độ xác định gọi nhiệt độ đông đặc (trùng với nhiệt nóng chảy) tỏa nhiệt nóng chảy - Sau toàn khối lỏng chuyển sang rắn nhiệt độ khối chất rắn lại tiếp tục giảm ta lấy nhiệt từ khối chất - Khi đơng đặc, khối lỏng lại toả nhiệt nóng chảy d Sự nóng chảy đơng đặc chất rắn vơ định hình - Chất rắn vơ định hình khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định khơng có nhiệt nóng chảy - Nhiệt lượng cung cấp cho hệ q trình nóng chảy làm tăng liên tục nhiệt độ khối chất e Ứng dụng - Trong công nghiệp đúc (khuôn kim loại) đúc tượng, chuông - Làm nóng chảy hỗn hợp kim loại đơng đặc trở thành hợp kim có tính chất mong muốn 46 SỰ HÓA HƠI VÀ SỰ NGƯNG TỤ Sự hóa Sự hóa chuyển từ thể lỏng sang thể (khí), xảy hai hình thức : bay sơi a Sự bay chất lỏng - Mọi chất lỏng bay - Sự bay hóa nhiệt độ xảy từ mặt thống khối lỏng Giải thích bay chất lỏng: Các phân tử lớp bề mặt khối lỏng tham gia chuyển động nhiệt, có phân tử chuyển động hướng ngồi Một số phân tử có động đủ lớn, thắng lực tương tác phân tử chất lỏng với chúgn ngồi khối lỏng Ta nói chất lỏng bay b Nhiệt hóa (nhiệt hóa riêng) Nhiệt hóa riêng nhiệt lượng cần truyền cho đơn vị khối lượng chất lỏng để chuyển thành nhiệt độ xác định Ký hiệu : L (J/kg) 19 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Nhiệt lượng mà khối lượng m chất lỏng nhận từ ngồi q trình hóa nhiệt độ xác định Q = L.m Nhiệt hóa riêng phụ thuộc vào chất chất lỏng nhiệt độ mà chất lỏng bay Sự ngưng tụ Khi bay hơi, có phân tử thoát khỏi khối lỏng tạo thành chất nằm kề bên mặt thoáng khối lỏng Những phân tử chuyển động hỗn loạn có số phân tử bay trở vào khối lỏng, tượng gọi ngưng tụ Ở mặt thống khối lỏng ln có q trình ngược nhau: q trình phân tử bay (sự hóa hơi) q trình phân tử bay vào (sự ngưng tụ) Khi số phân tử bay số phân tử bay vào ta có cân động Hơi bão hòa trạng thái cân động với chất lỏng b Áp suất bão hịa Hơi khơ - Áp suất bão hịa khơng phụ thuộc vào thể tích - Với chất lỏng, áp suất bão hòa p bh phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ tăng lên áp suất bão hịa tăng - Ở nhiệt độ, áp suất bão hòa chất lỏng khác khác c Nhiệt độ tới hạn: Đối với chất, tồn nhiệt độ gọi nhiệt độ tới hạn Ở nhiệt độ cao nhiệt độ tới hạn chất, chất tồn thể khí khơng thể hóa lỏng khí cách nén Sự sơi - Sự sơi q trình hóa xảy khơng mặt thống khối lỏng mà từ lòng khối lỏng - Dưới áp suất ngồi xác định, chất lỏng sơi nhiệt độ mà áp suất bão hịa chất lỏng áp suất tác dụng lên mặt thống khối lỏng - Trong q trình sơi, nhiệt độ khối lỏng khơng đổi Độ ẩm khơng khí a Độ ẩm tuyệt đối (a): Của khơng khí đại lượng có giá trị khối lượng nước tính gam chứa m3 khơng khí b Độ ẩm cực đại (A): Của khơng khí nhiệt độ đại lượng có giá trị khối lượng tính gam nước bão hịa chứa m3 khơng khí nhiệt độ c Độ ẩm tỉ đối (hay độ ẩm tương đối): f= a (%) A - Trong a A lấy nhiệt độ - Khơng khí ẩm nước gần trạng thái bão hịa d Điểm sương Nhiệt độ mà nước khơng khí trở thành bão hịa gọi điểm sương -o0o - 20 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II CHƯƠNG VIII : CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC 47 NGUYÊN LÝ I NHIỆTĐỘNG LỰCHỌC Nội - Nội dạng lượng bên hệ, phụ thuộc vào trạng thái hệ Nội bao gồm tổng động chuyển động nhiệt phân tử cấu tạo nên hệ tương tác phân tử - Kí hiệu : U, đơn vị Jun (J) - Nội phụ thuộc vào nhiệt độ thể tích hệ U = f(T, V) Hai cách làm biến đổi nội a Thực công: - Trong trình thực cơng có chuyển hóa từ dạng lượng khác sang nội b Truyền nhiệt lượng - Trong q trình truyền nhiệt có truyền nội từ vật sang vật khác - Số đo biến thiên nội trình truyền nhiệt nhiệt lượng Q = ∆U - Công thức tính nhiệt lượng Q = mc∆t Q(J) : nhiệt lượng thu vào hay tỏa m(kg) : khối lượng chất c(J/kg.K) : nhiệt dung riêng chất ∆t(oC hay K) : độ biến thiên nhiệt độ Nguyên lý I nhiệt động lực học Nguyên lý I nhiệt động lực học vận dụng định luật bảo toàn chuyển hóa lượng vào tượng nhiệt 21 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II a Phát biểu – công thức Độ biến thiên nội hệ tổng đại số nhiệt lượng công mà hệ nhận ∆U = Q + A Trong ∆U : độ biến thiên nội hệ Q, A : giá trị đại số b Quy ước dấu Q > : hệ nhận nhiệt lượng Q < : hệ nhả nhiệt lượng |Q| A > : hệ nhận công A < : hệ sinh công |A| c Phát biểu khác nguyên lý I nhiệt động lực học Q = ∆U – A Nhiệt lượng truyền cho hệ làm tăng nội hệ biến thành công mà hệ sinh 48 ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Nội công khí lý tưởng a Nội khí lý tưởng Nội khí lý tưởng bao gồm tổng động chuyển động hỗn loạn phân tử khí, nên nội khí lý tưởng phụ thuộc vào nhiệt độ khí : U = f(T) b Cơng thức tính cơng khí lý tưởng Khi dãn nở đẳng áp, khí thực công: A’ = p.∆V = p(V2 – V1) Một cách khác, nói khí nhận cơng : – ∆ A = ∆ A’ Áp dụng ngun lý I cho q trình khí lý tưởng a Q trình đẳng tích (V = const) ∆V = ⇒ A = ⇒ Q = ∆U Trong q trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận dùng để làm tăng nội khí b Quá trình đẳng áp (p = const) A = –A’ = – p(V2 – V1) (với V2 > V1) A’: cơng mà khí sinh Do đó: Q = ∆U + A’ Trong trình đẳng áp, phần nhiệt lượng mà khí nhận dùng để làm tăng nội khí, phần cịn lại chuyển thành cơng mà khí sinh c Q trình đẳng nhiệt (T = const) T = const ⇒ ∆U = ⇒ Q = –A = A’ Trong trình đẳng nhiệt, tồn nhiệt lượng mà khí nhận chuyển hết sang cơng mà khí sinh d Chu trình Chu trình trình mà trạng thái cuối trùng với trạng thái đầu ∆U = ⇒ ΣQ = Σ(–A) = ΣA’ Tổng đại số nhiệt lượng mà hệ nhận chu trình chuyển hết sang cơng mà hệ sinh chu trình 49 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA 22 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II ĐỘNG CƠ NHIỆT Động nhiệt a Định nghĩa Động nhiệt thiết bị biến đổi nhiệt lượng sang công b Cấu tạo động nhiệt: Mỗi động nhiệt có phận Nguồn nóng : cung cấp nhiệt lượng (Q1) Tác nhân thiết bị phát động nhận nhiệt, sinh công tỏa nhiệt Nguồn lạnh : thu nhiệt tác nhân tỏa (Q2) b Nguyên tắc hoạt động động nhiệt Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng biến phần thành cơng A tỏa phần nhiệt lượng lại Q2 cho nguồn lạnh c Hiệu suất động nhiệt Hiệu suất động nhiệt xác định tỉ số công A sinh với nhiệt lượng Q nhận từ nguồn nóng H = A Q − Q2 = Q1 Q1 Hiệu suất động nhiệt thực tế nằm khoảng từ 25% - 45% Máy lạnh a Định nghĩa – Nguyên tắc hoạt động Máy lạnh thiết bị dùng để lấy nhiệt từ vật truyền sang vật khác nóng nhờ cơng từ vật Vật cung cấp nhiệt nguồn lạnh, vật nhận nhiệt nguồn nóng, vật trung gian gọi tác nhân, nhận cơng từ vật ngồi b Hiệu máy lạnh - Là tỉ số nhiệt lượng Q2 nhận từ nguồn lạnh với công tiêu thụ A Q2 Q2 = A Q1 - Q - Hiệu máy lạnh thường có giá trị lớn Nguyên lý II nhiệt động lực học - Nhiệt khơng tự truyền từ vật sang vật nóng hay - Khơng thể thực động vĩnh cửu loại hai (nói cách khác, động nhiệt khơng thể biến đổi tồn nhiệt lượng nhận thành công) Hiệu suất cực đại máy nhiệt a Hiệu suất cực đại động nhiệt ε= H max = T1 - T2 T1 T1 : nhiệt độ nguồn nóng T2 : nhiệt độ nguồn lạnh Để nâng cao hiệu suất động nhiệt, người ta nâng cao nhiệt độ nguồn nóng hay hạ thấp nhiệt độ nguồn lạnh thực hai b Hiệu cực đại máy lạnh ε max = T2 T1 - T2 23 ... Cla-pê-rơn - Men-đê-l? ?-? ?p -o0o - 14 TĨM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II CHƯƠNG VII : CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ 40 CHẤTRẮN Chất rắn kết tinh chất rắn vơ định hình -. .. vật rắn, tức song song với lớp vật rắn 16 TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Giới hạn bền - Mỗi vật liệu có giới hạn bền, vượt giới hạn vật bị hư hỏng - Giới hạn bền biểu thị ứng suất... NGUYÊN LÍ PA- XCAN Áp suất chất lỏng TÓM TẮT LÝ THUYẾT VẬT LÝ 10 NÂNG CAO - HỌC KỲ II Chất lỏng có đặc tính nén lên vật nằm Áp lực chất lỏng nén lên vật có phương vng góc với bề mặt vật Áp suất