Nêu sự khác nhau giữa nội năng và năng lượng
|
Nội năng (năng lượng có bên trong mọi vật) được xác định bẳng tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật.
Biến thiên nội năng là quá trình thay đổi nội năng của vật. Trong chương trình vật lý phổ thông cơ bản nội năng của vật được kí hiệu bằng chữ U và có đơn vị là Jun (J). Mọi vật chất trong vũ trụ được cấu tạo từ các hạt cơ bản (electron, nơtron, proton), các hạt này chuyển động hỗn loạn không ngừng tạo ra động năng phân tử, giữa chúng lại có khoảng cách => tạo ra thế năng giữa các phân tử từ đó hình thành nên phần năng lượng bên trong một vật. Độ biến thiên nội năng ΔU: là sự tăng lên hay giảm bớt đi của phần năng lượng đó gọi là sự biến thiên nội năng. 2/ Cách cách làm thay đổi nội năng của một vật: a/ Thay đổi nội năng bằng cách thực hiện công: Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác (trong hình trên là cơ năng) sang nội năng. Thực hiện công: ma sát vật vớ một bề mặt, ma sát làm vật nóng lên (làm biến thiên nội năng) b/ Thay đổi nội năng bằng cách truyền nhiệt: Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sáng vật khác Quá trình truyền nhiệt từ vật này sang vật khác làm biến thiên nội năng của vật Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng (gọi tắt là nhiệt)
Biểu thức tính nhiệt lượng: Q = m.C.ΔT Trong đó:
Việc nghiên cứu nhiệt học và ứng dụng nhiệt học vào thực tiễn đã mở ra cho con người một thời đại mới, thời đại của máy móc, thành tựu khoa học nổi bật nhất thế kỉ 18 là việc phát minh ra động cơ hơi nước mở ra cuộc khoa học cách mạng lần thứ hai đưa nhân loại sang thời kỳ phát triển vượt bậc về công nghiệp. Hình ảnh minh họa động cơ đốt ngoài Xem thêm: nguồn: Vật lý phổ thông trực tuyến
Hãy so sánh hai quá trình thực hiện công và truyền nhiệt.
Câu nào sau đây nói về truyền nhiệt và thực hiện công là không đúng ? A. Thực hiện công là quá trình có thể làm thay đổi nội năng của vật. B. Trong thực hiện công có sự chuyển hoá từ nội năng thành cơ năng V ngược lại. C. Trong truyền nhiệt có sự truyền động nâng từ phân tử này sang phân tử khác. D. Trong truyền nhiệt có sự chuyển hoá từ cơ năng sang nội năng và ngược lại.
Nội năng của một vật là A. tổng động năng và thế năng của vật B. tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật C. tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công. D. nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
Nhiệt năng của một vật là A. chỉ có thể thay đổi bằng truyền nhiệt B. chỉ có thể thay đổi bằng thực hiện công C. chỉ có thể thay đổi bằng cả thực hiện công và truyền nhiệt D. có thể thay đổi bằng thực hiện công hoặc truyền nhiệt, hoặc bằng cả thực hiện công và truyền nhiệt.
Câu nào sau đây nói về nội năng là đúng ? A. Nội năng là nhiệt lượng. B. Nội năng của vật A lớn hơn nội năng của vật B thì nhiệt độ của vật cũng lớn hơn nhiệt độ của vật B. C. Nội năng của vật chì thày'đổi trong quá trình truyền nhiệt, không thay đổi trong quá trình thực hiện công. D. Nội năng là một dạng năng lượng.
Câu nào dưới đây so sánh dẫn nhiệt và đối lưu là đúng? A. Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt, đối lưu không phải là quá trình truyền nhiệt. B. Cả dẫn nhiệt và đối lưu đều có thể xảy ra trong không khí. C. Dẫn nhiệt xảy ra trong môi trường nào thì đối lưu cũng có thể xảy ra trong môi trường đó. D. Trong nước, dẫn nhiệt xảy ra nhanh hơn đối lưu.
Khi truyền nhiệt lượng 6 . 10 6 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,50 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8 . 10 6 N / m 2 và coi áp suất này không đổi trong quá trình khí thực hiện công. A. 3 . 10 6 J B. 1 , 5 . 10 6 J C. 2 . 10 6 J D. 3 , 5 . 10 6 J
Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 32 : Nội năng và sự biến thiên nội năng giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: C1 (trang 170 sgk Vật Lý 10): Hãy chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhệt độ và thể tích của vật: U = f(T, V) Trả lời: Ta có: Nội năng = Động năng của các phân tử + thế năng phân tử Mà động năng thì phụ thuộc nhiệt độ (t tăng ⇔ v tăng ⇔ Wđ tăng…); còn thế năng phân tử phụ thuộc thể tích ( V thay đổi => khoảng cách phân tử thay đổi => thế năng tương tác phân tử thay đổi ). Vì vậy nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích của vật. C2 (trang 170 sgk Vật Lý 10): Hãy chứng tỏ nội năng của một lượng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ. Trả lời: Vì đối với khi lí tưởng, sự tương tác giữa các phân tử là không đáng kể, có thể bỏ qua nên chất khí lí tưởng không có thế năng, chỉ có động năng. Do đó nội năng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ. C3 (trang 172 sgk Vật Lý 10): Hãy so sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt; công và nhiệt lượng. Trả lời: + So sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt: Giống: Đều làm cho nội năng thay đổi Khác: Trong quá trình thực hiện công, có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác (ví dụ cơ năng) sang nội năng. Trong khi quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác. + So sánh công và nhiệt lượng: Công là phần năng lượng truyền từ vật này sang vật khác trong quá trình thực hiện công, còn nhiệt lượng là phần nội năng truyền từ vật này sang vật khác trong quá trình truyền nhiệt. C4 (trang 172 sgk Vật Lý 10): Hãy mô tả và nêu tên các hình thức truyền nhiệt trong các hiện tượng vẽ ở Hình 32.3 Trả lời: Hình a: Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt: Nhiệt lượng truyền trực tiếp từ than hồng sang thanh sắt. Hình b: Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt: Mặt Trời truyền nhiệt cho Trái Đất nhờ phát ra các tia bức xạ. Hình c : Hình thức truyền nhiệt là dẫn nhiệt và đối lưu: Đèn cồn truyền nhiệt cho bình nước nhờ sự lưu chuyển của không khí nóng. Lời giải: Trong nhiệt động lực học, người ta gọi tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật. Lời giải: Không , vì nội năng của khí lí tưởng không bao gồm thế năng tương tác phân tử, nên không phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử – tức không phụ thuộc vào thể tích khí. Lời giải: Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng: Q = ΔU (đơn vị của Q và ΔU là Jun) Công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ của vật thay đổi: Q = m.c.Δt; Trong đó c là nhiệt dung riêng (J/kg.K), Δt là độ tăng hoặc giảm của nhiệt độ (ºC hoặc K), m là khối lượng của vật (kg). A. tổng động năng và thế năng của vật B. tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật C. tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công. D. nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt. Lời giải: Chọn B. A. Nội năng là một dạng năng lượng B. Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác C. Nội năng là nhiệt lượng D. Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi Lời giải: Chọn C. Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng. A. Nhiệt lượng là số đo độ tăng nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt B. Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng C. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng D. Nhiệt lượng không phải là nội năng. Lời giải: Chọn B. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 0,92.103 J/(kg.K); của nước là 4,18.103J(kg.K); của sắt là 0,46. 103 J(kg.K). Lời giải: Gọi t là nhiệt độ cân bằng của hệ. Nhiệt lượng mà nước thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt: Q1 = m1.c1. Δt1 Nhiệt lượng mà bình nhôm thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt: Q2 = m2.c2.Δt2 Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra cho đến khi cân bằng nhiệt: Q3 = m3.c3.Δt3 Tổng nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: Q1 + Q2 = Q3 ↔ (m1.c1 + m2.c2)Δt1 = m3.c3.Δt3 Thay số ta được: (0,118.4,18.103 + 0,5.896).(t – 20) = 0,2.0,46.103 .(75 – t) ↔ 941,24.(t – 20) = 92.(75 – t) ↔ 1033,24.t = 25724,8 ⇒ t = 24,9ºC. Vậy nhiệt độ cân bằng trong bình là t ≈ 24,9ºC Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.103 J/(kg.K). Lời giải: Nhiệt lượng mà nước thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt: Q1 = m1.c1. Δt1 Nhiệt lượng mà bình nhiệt lượng kế đồng thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt: Q2 = m2.c2.Δt2 Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra cho đến khi cân bằng nhiệt: Q3 = m3.c3.Δt3 Tổng nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: Q1 + Q2 = Q3 ↔ (m1.c1 + m2.c2).Δt1 = m3.c3.Δt3 Thay số ta được: (lấy cnước = c1 = 4,18.103 J/(kg.K) ) (0,21.4,18.103 + 0,128.0,128.103).(21,5 – 8,4) = 0,192.c3.(100 – 21,5) → c3 = 0,78.103 J/(kg.K) Vậy nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại là 0,78.103 J/(kg.K) |
