Lý thuyết Cơ Nhiệt BQ: Định Luật Bảo Toàn Động Lượng và Thế Năng | Vật lý đại cương 1 | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

Lý thuyết cơ nhiệt
1,Phát biểu và chứng minh định lý biến thiên động lượng và định
luật bảo toàn động lượng. Cho ví dụ áp dụng định luật bảo toàn động lượng.
2. Thiết lập biểu thức thế năng của một vật trong trường trọng lực, trường lực đàn hồi. TL: * Trọng lực
Chọn thế năng vật đặt ở vị trí trên mặt đất và có khối lượng là m. Độ cao vị trí
tương ứng trọng trường trái đất được ký hiệu z. Khi đó áp dụng công thức để
tính thế năng như sau: Wt= mgz. Trong đó, ta có: 
Wt: Thế năng của vật nằm tại vị trí z, đơn vị để đo thế năng là Jun (J) 
m: Khối lượng của vật, đơn vị là kilogam (kg) 
z: Độ cao của vật so với mặt đất
*Trường lực đàn hồi
Xét một lò xo có chiều là I0, độ co cứng đàn hồi được tính bằng con số k bất kỳ.
Một đầu giữ cố định, một đầu gắn vào vật. Bắt đầu tiến hành thao tác kéo một
đoạn cố định là ΔI. Khi đó sẽ xuất hiện lực đàn hồi trực tiếp lò xo, tác động vào
vật. Độ dài của lò xo sẽ được tính theo công thức : I – I0 + ΔI. Theo định luật Húc, ta có: 
Nếu chọn chiều dương là chiều tăng của lò của chiều dài lò xo ta có công thức là: 
Công thức để tính lực đàn hồi khi đưa vật trở về vị trí lò xo không bị biến dạng là: 
Khi đã tính toán lực đàn hồi xong, chúng ta có thể dễ dàng áp dụng công
thức sau để tính được thế năng đàn hồi của lò xo. Công thức tính thế năng đàn hồi như sau: Trong đó: 
Wđh: Thế năng đàn hồi, đơn vị J  k: Độ cứng lò xo (N.m) 
x: Độ biến dạng lò xo (m)
3. Phát biểu và chứng minh định lý động năng của chất điểm.
4. Phát biểu và chứng minh định luật bảo toàn cơ năng của một chất điểm. Chứng minh:
5. Nêu định nghĩa khối tâm và biểu thức tọa độ khối tâm của một hệ chất
điểm (khối lượng hệ phân bố rời rạc) và của vật rắn (khối lượng phân bố
liên tục). Thiết lập phương trình chuyển động của khối tâm vật rắn.
* Phương trình chuyển động của khối tâm vật rắn
6. Viết biểu thức của momen lực. Viết biểu thức của momen quán tính của
vật rắn khi khối lượng phân bố rời rạc và phân bố liên tục. Thiết lập
phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định. *Biểu thức momen lực:
Biểu thức mô men lực:  ❑ M =  F ×  d Trong đó:  M: Mô men lực (N.m)  F: lực tác dụng (N) 
d: vector khoảng cách từ tâm quay đến giá của lực F gọi là cánh tay đòn của lực F
* Thiết lập phương trình chuyển động quay của vật rắn
Xét một vật rắn quay quanh trục quay  cố định với vận tốc góc o. Khoảng cách
từ chất điểm đến O’ được xác định bởi bán kính vectơ i, vận tốc dài của
chất điểm là i. Do i vuông góc với i nên mômen động lượng của chất điểm đối
với trục quay là : Li = mirivi. Mặt khác, ta có : vi = ori nên ta có thể biểu diễn : L 2 i= miri o.
Mômen động lượng của vật rắn, theo định nghĩa : Nếu ta đặt : I = (III.5)
I được gọi là mômen quán tính của vật rắn đối với trục quay  .
Mômen động lượng của vật rắn khi đó được biểu diễn dưới dạng : L= Io (III.6)
Vậy, mômen động lượng của một vật rắn bằng tích của mômen quán tính và vận
tốc góc của vật rắn.
7. Phát biểu và chứng minh định lý Huygens - Steiner về các trục quay song song. TL:
Mômen quán tính của một vật rắn đối với một trục nào đó bằng mômen quán tính
của vật rắn đối với trục song song đi qua khối tâm cộng với tích số của khối lượng
vật rắn và bình phương khoảng cách giữa hai trục
Chúng ta giả sử trục quay  đi qua điểm A của vật rắn, còn trục thứ hai đi qua khối
tâm G và giả sử hai trục này song song với nhau. Gọi a là khoảng cách giữa hai
trục, ta có thể chứng minh được: I 2 A = IG + ma
8. Viết biểu thức momen động lượng của vật rắn quay quanh một trục.
Định luật biến thiên và bảo toàn mô men động lượng của vật rắn. Cho ví
dụ áp dụng định luật bảo toàn mô men động lượng.
9. Động năng của vật rắn:
- Khi vật chỉ chuyển động tịnh tiến
- Khi vật chỉ chuyển động quay quanh một trục cố định
- Khi vật vừa chuyển động tịnh tiến, vừa quay quanh trục đi qua khối tâm
- Phát biểu định lý động năng của vật rắn.
10. Phát biểu và viết biểu thức nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học.
Giải thích tại sao không thể chế tạo được động cơ nhiệt vĩnh cửu loại I.
ĐCVC loại 1: Không cần nhận năng lượng cũng có thể sinh công, hoặc sinh công
lớn hơn năng lượng nhận dc. Loại này không chế tạo được vì nó chống lại
Nguyên lý I của Nhiệt động lực học (Định luật bảo toàn năng lượng
Áp dụng nguyên lý thứ nhất để giải thích hiện tượng nhiệt độ của hệ khí
giảm trong quá trình giãn nở đoạn nhiệt.
11. Nêu khái niệm bậc tự do của các phân tử khi.
Tính biểu thức nhiệt dung mol đẳng tích và nhiệt dung mol đẳng áp của chất khí.
12. Tính công trong quá trình đẳng nhiệt và công trong quá trình đoạn
nhiệt. Viết biểu thức của phương trình đoạn nhiệt.
*Viết biểu thức của phương trình đoạn nhiệt
13. Trình bày về động cơ nhiệt và nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học
theo cách phát biểu của Thomson.
* Trình bày về động cơ nhiệt
* Phát biểu của Thomson
Không thể chế tạo động cơ nhiệt hoạt động tuần hoàn liên tục biến thiên thành
công mà môi trường xung quanh không chịu sự biến đổi nào
14. Trình bày về máy làm lạnh và nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học
theo cách phát biểu của Clausius.
*Nguyên lý thứ 2 nhiệt động lục học của Clausius
Nhiệt không thể truyền từ vật lạnh sang vật nóng. Nói cach khác sự truyền nhiệt
từ vật lạnh sang vật nóng không thể xảy ra nếu không có sự bù trừ nào
*Trình bày về máy làm lạnh
15. Trình bày về cấu tạo và hoạt động của một chu trình Carnot. Tính hiệu
suất của một chu trình Carnot.