Vật lý 10 Bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng

2.1.1. Nội năng là gì ?

• Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.

• Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật : \(U{\rm{ }} = {\rm{ }}f\left( {T,{\rm{ }}V} \right)\)

2.1.2. Độ biến thiên nội năng.

• Trong nhiệt động lực học người ta không quan tâm đến nội năng của vật mà quan tâm đến độ biến thiên nội năng \(\Delta U\) của vật, nghĩa là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.

2.2.1. Thực hiện công.

• Khi thực hiện công lên hệ hoặc cho hệ thức hiện công thì có thể làm thay đổi nội năng của hệ.

• Trong quá trình thực hiện công thì có sự biến đổi qua lại giữa nội năng và dạng năng lượng khác.

2.2.2. Truyền nhiệt.

a. Quá trình truyền nhiệt.

• Khi cho một hệ tiếp xúc với một vật khác hoặc một hệ khác mà nhiệt độ của chúng khác nhau thì nhiệt độ hệ thay đổi và nội năng của hệ thay đổi.

• Quá trình làm thay đổi nội năng không có sự thực hiện công gọi là quá trình truyền nhiệt.

• Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác mà chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.

b. Nhiệt lượng.

• Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng.

\(\Delta U\) = Q

ΔU: độ biến thiên nội năng của vật.

Q: nhiệt lượng vật nhận được từ vật khác hay tỏa ra cho vật khác.

• Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc lỏng thu vào hay toả ra khi nhiệt độ thay đổi được tính theo công thức :

\(Q{\rm{ }} = {\rm{ }}mc\Delta t\)

m: khối lượng (kg)

c: nhiệt dung riêng (J/kg.K)

Δt: độ biến thiên nhiệt độ (\(^0C{\rm{ }}hay{\rm{ }}K\) )

\({t_2} > {\rm{ }}{t_1}\) : Vật thu năng lượng

\({t_2}

Bài 1

Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng ?

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.

Hướng dẫn giải

• Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt chứ không phải nội năng.

⇒ Đáp án C sai.

Bài 2

100g chì được truyền nhiệt lượng 260J. Nhiệt độ của chì tăng từ \({15^0}C\) đến \({35^0}C\). Tính nhiệt dung riêng của chì (J/kg.độ)

Hướng dẫn giải

• Áp dụng công thức tính nhiệt lượng:

\(Q{\rm{ }} = {\rm{ }}mc\Delta t\)

\( \to c = \frac{Q}{{m\Delta t}} = \frac{{260}}{{0,1.(35 - 15)}} = 130\) (J/kg.độ)

Bài 3

Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4^oC. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100^oC vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại biết rằng nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5^oC. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.10³ J(kg.K).

Hướng dẫn giải

• Nhiệt lượng mà nước thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:

       \({Q_1} = {\rm{ }}{m_1}{c_1}\Delta {t_1}\)

• Nhiệt lượng mà bình nhôm thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:

       \({Q_2} = {\rm{ }}{m_2}{c_2}\Delta {t_2}\)

• Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra cho đến khi cân bằng nhiệt:

       \({Q_3} = {\rm{ }}{m_3}{c_3}\Delta {t_3}\)

• Từ trạng thái cân bằng nhiệt , ta có:

\({Q_{1}} + {\rm{ }}{Q_{2}} = {\rm{ }}{Q_3}\)

\(({m_1}{c_{1}} + {m_2}{c_2})\left( {t - 8,4} \right) = {m_3}{c_3}\left( {100 - {\rm{ }}t} \right)\)    

\((0,210.4,{18.10^3} + 0,128.0,{128.10^3})\left( {21,5 - 8,4} \right) = 0,192.{c_3}\left( {100 - 21,5} \right)\)

\({c_3} = {\rm{ }}0,{78.10^3}J/kg.K\)

• Vậy nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại là \(0,{78.10^3}J/kg.K\)

Qua bài giảng Nội năng và sự biến thiên nội năng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Phát biểu được định nghĩa nội năng trong nhiệt động lực học.

• Chứng minh được nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích.

• Nêu được các ví dụ cụ thể về thực hiện công và truyền nhiệt.

• Viết được công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra, nêu được tên và đơn vị các đại lượng có mặt trong công thức.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 32 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Nhiệt độ của vật giảm là do các phân tử cấu tạo nên vật :

  • A. Ngừng chuyển động 
  • B. Nhận thêm động năng
  • C. Chuyển động chậm dần đi 
  • D. Va chạm vào nhau

• Câu 2:

  Nội năng của một khí lí tưởng có tính chất nào sau đây?

  • A. Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
  • B. Phụ thuộc vào thể tích
  • C. Phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích
  • D. Không phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích

• Câu 3:

  Một bình nhôm khối lượng 0,5kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 20⁰C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung  nóng tới 75^oC. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/(kg.K) ; của nước là 4,18.10³ J/(kg.K), của sắt là 0,46 J/(kg.K).

  • A. \({10^0}C\)
  • B. \({20^0}C\)
  • C. \({25^0}C\)
  • D. \({30^0}C\)

• Câu 4:

  Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4^oC. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100^oC vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại biết rằng nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5^oC. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.10³ J(kg.K).

  • A.  \(0,{78.10^3}J/kg.K\)
  • B.  \(0,{23.10^3}J/kg.K\)
  • C.  \(0,{37.10^3}J/kg.K\)
  • D.  \(0,{68.10^3}J/kg.K\)

Câu 5- Câu 13: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 32 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 5 trang 307 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 32.1 trang 77 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.2 trang 77 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.3 trang 77 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.4 trang 77 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.5 trang 78 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.6 trang 78 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.7 trang 78 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.8 trang 78 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.9 trang 78 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.10 trang 79 SBT Vật lý 10

Bài tập 32.11 trang 79 SBT Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!