Chương 4: Sự Bảo Toàn Và Chuyển Hóa Năng Lượng

Ở các lớp dưới, ta đã làm quen với khái niệm năng lượng. Hãy chỉ ra trường hợp nào dưới đây có cơ năng (năng lượng cơ học).

• Tảng đá nằm dưới mặt đất.
• Tảng đá được nâng lên khỏi mặt đất
• Chiếc thuyền chạy trên mặt nước.

Những biểu hiện nào dưới đây là biểu hiện của nhiệt năng?

• Làm cho vật nóng lên.
• Truyền âm được.
• Phản chiếu được ánh sáng.
•  Làm cho vật chuyển động.

Trên hình 59.1 SGK vẽ các thiết bị trong đó thực hiện sự biến đổi năng lượng từ dạng ban đầu sang dạng cuối cùng cần dùng cho con người. Hãy chỉ ra năng lượng đã chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào qua các bộ phận (1), (2) của mỗi thiết bị. Điền vào chỗ trống tên của dạng năng lượng xuất hiện ở bộ phận đó.

Trong các trường hợp ở hình 59.1 SGK ta nhận biết được điện năng, hóa năng, quang năng khi chúng ta được chuyển hóa thành dạng năng lượng nào?

Ngâm một dây điện trở vào một bình cách nhiệt đựng 2 lít nước. Cho dòng điện chạy qua dây này trong một thời gian, nhiệt độ nước trong bình tăng từ 20°C lên 80°C. Tính phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J.kg.K.

Hãy chỉ rõ thế năng và động năng của viên bi trong hình 60.1 SGK đã biến đổi như thế nào khi viên bi chuyển động từ A đến C rồi từ C đến B.

So sánh thế năng ban đầu mà ta cung cấp cho viên bi ở vi trí A và thế năng mà bi có ở điểm B.

Thiết bị thí nghiệm trên có thể làm cho viên bi có thêm nhiều năng lượng hơn thế năng mà ta cung cấp cho nó lúc ban đầu không? Trong quá trình viên bi chuyển động, ngoài cơ năng ra còn có dạng năng lượng mới nào xuất hiện không?

Hãy chỉ ra trong thí nghiệm ở hình 60.2 SGK, năng lượng đã dược biến đổi từ dạng nào sang dạng nào qua mỗi bộ phận.

So sánh thế năng ban đầu cung cấp cho quả nặng A và thế năng mà quả nặng B thu được khi lên đến vị trí cao nhất. Vì sao có sự hao hụt thế năng này?

Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu.

Trên hình 60.3 SGK vẽ một bếp đun củi cải tiến. Hãy giải thích vì sao dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân ở hình 60.4 SGK.

Hãy nhớ lại xem điện có thể được sử dụng vào những việc gì trong đời sống và sản xuất

Hãy nêu những dụng cụ hay thiết bị trong đó điện năng đã được chuyển hóa thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng, hóa năng.

Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu dùng được thực hiện như thế nào? Việc truyền tải đó có gì thuận lợi hơn việc vận chuyển than đá, dầu lửa, khí đốt?

Trên hình 61.1. SGK vẽ sơ đồ các bộ phận chính của một nhà máy nhiệt điện. Hãy cho biết năng lượng đã được chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào từ lò đốt than qua nồi hơi, trong tuabin và trong máy phát điện.

Trên hình 61.2 SGK vẽ các bộ phận chính của một nhà máy thủy điện. Hãy cho biết năng lượng của nước trong hồ chứa đã biến đổi từ dạng nào sang dạng nào qua các bộ phận: ống dẫn nước, tuabin, máy phát điện.

Hãy giải thích vì sao về mùa khô ít mưa, công suất của nhà máy thủy điện lại giảm đi.

Thế năng của một vật có trọng lượng P được nâng lên độ cao h bằng công mà vật đó sinh ra khi rơi xuống đến đất: A = Ph. Một lớp nước dày 1m trên mặt một hồ chứa nước có diện tích lkm² và độ cao 200m so với cửa tuabin của nhà máy thủy điện có thể cung cấp một năng lượng điện là bao nhiêu?

Hãy chỉ ra năng lượng của gió đã được biến đổi lần lượt qua các bộ phận của máy như thế nào để cuối cùng thành điện năng?

Ánh sáng mặt trời mang đến cho mỗi mét vuông mặt đất một công suất 1,4kW. Hiệu suất của pin mặt trời là 10 %, hãy tính xem cần phải làm các tấm pin mặt trời có diện tích tổng cộng là bao nhiêu để cung cấp điện cho một trường học sử dụng 20 bóng đèn 100W và 10 quạt điện 75W.

Người ta đã dùng những thiết bị nào để chuyển hóa điện năng thành nhiệt năng, cơ năng, quang năng dùng trong sản xuất?

Xem bảng 1 và cho biết dùng động cơ điện và máy phát điện để thực hiện chuyển hóa năng lượng có lợi gì so với các máy khác.

Ta nhận biết trực tiếp được một vật có nhiệt khi vật đó có khả năng nào?

A. Làm tăng thể tích vật khác.        

B. Làm nóng một vật khác.

C. Sinh ra lực đẩy làm vật khác chuyển động.

D. Nổi được trên mặt nước 

Trong các dụng cụ tiêu thụ điện năng, điện năng được biến đổi thành dạng năng lượng nào để có thể sử dụng trực tiếp ? Cho ví dụ.

Trong chu trình biến đổi của nước biển (từ nước thành hơi, thành mưa trên nguồn, thành nước chảy trên suối, sông về biển) có kèm theo sự biến đổi của năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?

Con người muốn hoạt động (đi lại, giữ ấm cơ thể…) cần phải có năng lượng. Năng lượng đó do đâu mà có và đã được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào?

Nhìn bằng mắt thường ta thấy vật có cơ năng có biểu hiện gì?

A. Đứng yên.

B. Chuyển động.

C. Phát sáng.

D. Đổi màu.

Bằng các giác quan, căn cứ vào đâu mà ta nhận biết được là một vật có nhiệt năng?

A. Có thể kéo, đẩy các vật khác.

B. Có thể làm biến dạng các vật khác.

C. Có thể làm thay đổi nhiệt độ các vật khác.

D. Có thể làm thay đổi màu sắc các vật khác.

Trong nồi cơm điện, năng lượng nào đã được biến đổi thành nhiệt năng?

A. Cơ năng.

B. Điện năng.

C. Hóa năng.

D. Quang năng.

Trong nồi nước đang sôi bốc hơi, năng lượng được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào?

A. Động năng thành thế năng.

B. Nhiệt năng thành cơ năng.

C. Nhiệt năng thành hóa năng.

D. Hóa năng thành cơ năng.

Hiện tượng nào dưới đây đi kèm theo sự biến đổi từ cơ năng thành điện năng?

A. Núm đinamô quay, đèn bật sáng.

B. Tốc độ của vật tăng, giảm.

C. Vật đổi màu khi bị cọ xát.

D. Vật nóng lên khi bị cọ xát.

Trong nhà máy thủy điện có một tuabin. Khi tuabin này quay làm cho rôto của máy phát điện quay theo, cung cấp cho ta năng lượng điện. Tuabin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Phải chăng tuabin này là một động cơ vĩnh cửu ? Vì sao ?

Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy dự đoán xem búa đập vào cọc sẽ có những dạng năng lượng nào xuất hiện và có hiện tượng gì xảy ra kèm theo ?

Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống nền đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không ? Tại sao ? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Hình 60.1 vẽ sơ đồ thiết kế một động cơ vĩnh cửu chạy bằng lực đẩy Ác-si-mét. Tác giả bản thiết kế lập luận như sau. Số quả nặng ở hai bên dây treo bằng nhau. Một số quả ở bên phải được nhúng trong thùng nước. Lực đẩy Ác-si-mét luôn luôn tồn tại đẩy những quả bóng đó lên cao làm cho toàn bộ hệ thống chuyển động mà không cần cung cấp năng lượng cho thiết bị. Thiết bị trên có thể hoạt động như tác giả của nó dự đoán không ? Tại sao ?Hãy chỉ ra chỗ sai trong lập luận của tác giả bản thiết kế.

Hiện tượng nào dưới đây không tuân theo định luật bảo toàn năng lượng?

A. Bếp nguội đi khi tắt lửa.

B. Xe dừng lại khi tắt máy.

C. Bàn là nguội đi khi tắt điện.

D. Không có hiện tượng nào.

Trong máy điện, điện năng thu được bao giờ cũng có giá trị nhỏ hơn cơ năng cung cấp cho máy. Vì sao?

A. Vì một đơn vị điện năng lớn hơn một đơn vị cơ năng.

B. Vì một phần cơ năng đã biến thành dạng năng lượng khác ngoài điện năng.

C. Vì một phần cơ năng đã tự biến mất.

D. Vì chất lượng điện năng cao hơn chất lượng cơ năng.

Trong các quá trình biến đổi từ động năng sang thế năng và ngược lại, đều gì luôn xảy ra với cơ năng?

A. Luôn được bảo toàn.

B. Luôn tăng thêm.

C. Luôn bị hao hụt.

D. Khi thì tăng, khi thì giảm.

Trong các máy móc làm biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác, năng lượng hữu ích thu được cuối cùng luôn ít hơn năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao?

Trong nhà máy nhiệt điện và nhà máy thủy điện có hai bộ phận chính để thực hiện việc biến đổi một dạng năng lượng khác thành điện năng. Hãy chỉ ra hai bộ phận đó và cho biết năng lượng nào đã được biến đổi thành điện năng qua hai bộ phận này?

Hãy chỉ ra một máy phát điện chạy bằng năng lượng của chất đốt mà em thường thấy hằng ngày và chỉ ra quá trình biến đổi năng lượng xảy ra như thế nào trong máy đó.

Xét về phương diện tránh ô nhiễm môi trường thì nhà máy nhiệt điện hay nhà máy thủy điện có lợi hơn ? Vì sao?

Vì sao nhà máy thủy điện lại cần phải xây hồ chứa nước ở trên vùng núi cao?

A. Để chứa được nhiều nước mưa.

B. Để nước có thế năng lớn, chuyển hóa thành điện năng thì lợi hơn.

C. Để có nhiều nước làm mát máy.

D. Để tránh lũ lụt do xây nhà máy.

Trong nhà máy nhiệt điện và thủy điện đều có một bộ phận giống nhau là tuabin. Vậy, tuabin có nhiệm vụ gì?

A. Biến đổi cơ năng thành điện năng.

B. Đưa nước hoặc hơi nước vào máy phát điện.

C. Tích lũy điện năng được tạo ra.

D. Biến đổi cơ năng của nước thành cơ năng của roto máy phát điện.

Trong nhà máy nhiệt điện và thủy điện, năng lượng được biến đổi thành nhiều giai đoạn, dạng năng lượng cuối cùng trước khi được biến đổi thành điện năng là gì?

A. Nhiệt năng.

B. Hóa năng.

C. Cơ năng.

D. Quang năng.

Trong nhà máy thủy điện, thế năng của nước trong hồ được biến đổi thành điện năng. Con người không phải mất công bơm nước lên hồ. Phải chăng ở đây năng lượng của nước đã tự sinh ra, trái với định luật bảo toàn năng lượng không?Trong nhà máy thủy điện, thế năng của nước trong hồ được biến đổi thành điện năng. Con người không phải mất công bơm nước lên hồ. Phải chăng ở đây năng lượng của nước đã tự sinh ra, trái với định luật bảo toàn năng lượng không?

Gió trời tự nhiên không bao giờ hết. Vậy nguồn điện năng lấy từ máy phát điện gió cũng không bao giờ cạn. Phải chăng ở đây năng lượng đã tự sinh ra ? Nếu không phải thì năng lượng đó từ đâu mà có ?

Hãy chỉ ra chỗ giống nhau và khác nhau về cấu tạo và về sự biến đổi năng lượng trong nhà máy điện hạt nhân và nhà máy nhiệt điện.

Hãy nêu lên những ưu điểm của việc sử dụng điện năng so với việc sử dụng trực tiếp các dạng năng lượng khác.

Trong máy phát điện gió, dạng năng lượng nào đã được chuyển hóa thành điện năng?

A. Cơ năng.

B. Nhiệt năng.

C. Hóa năng.

D. Quang năng.

Trong nhà máy điện hạt nhân, bộ phận nào có nhiệm vụ giống như lò đốt trong nhà máy nhiệt điện? Đó là nhiệm vụ gì?

Dòng điện do pin mặt trời cung cấp có gì khác với dòng điện do máy phát điện gió cung cấp?

A. Pin Mặt Trời có công suất lớn hơn máy phát điện gió.

B. Dòng điện do pin mặt trời cung cấp là dòng một chiều, còn do máy phát điện gió là xoay chiều.

C. Pin Mặt Trời cho dòng điện liên tục, còn máy phát điện gió cung cấp dòng điện đứt quãng.

D. Dòng điện do Pin Mặt Trời cung cấp là dòng điện xoay chiều còn do máy phát điện cung cấp là dòng một chiều biến đổi.

Trong Pin Mặt Trời, sự chuyển hóa quang năng thành điện năng có đặc điểm gì khác với sự chuyển hóa các dạng năng lượng khác thành điện năng trong các nhà máy thủy điện, nhiệt điện, điện hạt nhân?