Table of Contents
I. Nội năng
1. Định nghĩa nội năng
Nội năng là dạng năng lượng bên trong của hệ. Nội năng của hệ bao gồm tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên hệ.
Nội năng của hệ chỉ phụ thuộc trạng thái của hệ
+ Nội năng phụ thuộc nhiệt độ: khi nhiệt độ thay đổi thì động năng các phân tử thay đổi nên nội năng thay đổi.
+ Nội năng phụ thuộc thể tích: khi thể tích thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử thay đổi nên thế năng tương tác giữa chúng thay đổi nên nội năng thay đổi.
Vậy U = f (T, V)
2. Độ biến thiên nội năng
Biến thiên nội năng là quá trình thay đổi nội năng của vật.
Độ biến thiên nội năng ΔU: là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.
II. Hai cách làm thay đổi nội năng
1. Thực hiện công:
Thực hiện công để làm thay đổi thể tích hoặc làm thay đổi nhiệt độ một vật ⇒ nội năng thay đổi
2. Truyền nhiệt lượng:
Truyền cho vật một nhiệt lượng làm nhiệt độ vật thay đổi ⇒ nội năng thay đổi.
- Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt: ΔU=Q
Trong đó:
+ Q: nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào (J)
+ m: khối lượng (kg)
+ c: nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)
+ Δt: độ biến thiên nhiệt độ (K)
Ta thấy khi thực hiện công và truyền nhiệt lượng đều làm nội năng vật biến đổi nên công và nhiệt lượng tương đương nhau.
III. Bài tập luyện tập Nội năng và sự biến thiên nội năng của trường Nguyễn Khuyến
Câu 1. Trong hệ đơn vị SI, đơn vị của nhiệt lượng là
A. Jun (J).
B. Oát (W).
C. Niutơn/mét (N/m).
D. Jun.mét/giây (J.m/s).
Câu 2. Nội năng của một vật là
A. năng lượng bên trong hệ và tồn tại dưới dạng nhiệt năng.
B. động năng của chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ.
C. thế năng tương tác giữa các phân tử cấu tạo nên hệ.
D. tổng động năng của chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa chúng.
Câu 3. Thả một đồng xu được nung nóng vào một cốc đựng nước lạnh thì nội năng của đồng xu
A. tăng, của nước trong cốc giảm.
B. giảm, của nước trong cốc tăng.
C. và của nước trọng cốc đều giảm.
D. và của nước trong cốc đều tăng.
Câu 4. Trong các trường hợp sau, trường hợp làm biến đổi nội năng không do thực hiện công là
A. mài dao.
B. đóng đinh.
C. khuấy nước.
D. thả đồng xu vào cốc nước nóng.
Câu 5. Nhiệt độ của vật không phụ thuộc vào
A. khối lượng của vật.
B. vận tốc của các phân tử cấu tạo nên vật.
C. động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
C. khối lượng của từng phân tử cấu tạo nên vật.
Câu 6. Với quy ước dấu là khi hệ nhận nhiệt lượng Q > 0 và khi hệ truyền nhiệt lượng thì Q < 0 thì công thức nào sau đây mô tả không đúng quá trình truyền nhiệt giữa các vật trong hệ cô lập?
A. |Qthu| = |Qtoả|.
B. Qthu = - Qtoả.
C. Qthu + Qtoả = 0.
D. Qthu = Qtoả.
Câu 7. Cách nào sau đây không làm thay đỏi nội năng của vật?
A. Cọ xát vật lên mặt bàn.
B. Đốt nóng vật.
C. Làm lạnh vật.
D. Đưa vật lên cao.
Câu 8. Biết nhiệt dung của nước là 4,2.103 J/kg.K. Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước ở 250C sôi là
A. 80.104 J.
B. 10,5.104 J.
C. 31,5.104 J.
D. 42.104 J.
Câu 9. Khi 100 g chì được truyền nhiệt lượng 260 J thì tăng nhiệt độ từ 15oC lên 35oC. Nhiệt dung riêng của chì là
A. 130 J/(kg.K).
B. 13 J/(kg.K).
C. 260 J/(kg.K).
D. 200 J/(kg.K).
Câu 10. Người ta thả một miếng sắt khối lượng 50 g được nung nóng vào một thùng chứa 900 g nước ở nhiệt độ 17oC. Khi cân bằng, nhiệt độ của nước là 23oC. Nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K). Coi nhiệt lượng hao phí do tỏa ra môi trường và truyền cho thùng là không đáng kể. Nhiệt độ ban đầu của miếng sắt là
A. 813oC.
B. 990oC.
C. 967oC.
D. 769oC.
IV. Hướng dẫn giải bài tập luyện tập Nội năng và sự biến thiên nội năng
ĐÁP ÁN
Câu 1. A
Câu 2. D
Câu 3. B
Nhiệt độ của nước tăng lên nên nội năng của nước tăng còn nhiệt độ của đồng xu giảm đi nên nội năng của đồng xu giảm
Câu 4. D
Thả đồng xu vào cốc nước nóng làm biến đổi nội năng theo cách truyền nhiệt.
Câu 5. A
Nhiệt độ của vật phụ thuộc vào động năng phân tử của các phân tử cấu tạo nên vật. Mặt khác động năng phân tử lại phụ thuộc vào khối lượng, vận tốc của phân tử.
Câu 6. D
Câu 7. D
Câu 8. C
Q = m.c. Δt = 1.4,2.103.(100 – 25) = 315000 J
Câu 9. C
Q = m.c. Δt => c = 130 J/(kg.K)
Câu 10. C
Gọi nhiệt độ ban đầu của sắt là t
Nhiệt lượng miếng sắt toả ra là: Q = m1.c1.(t1 - t) = 0,05.478.(t - 23) = 23,9(t- 23) (J)
Nhiệt lượng nước thu vào là Q' = m2.c2.(23 - 17) = 0,9.4180.6 = 22572 (J)
Ta có phương trình cân bằng nhiệt: Q = Q' hay 23,9(t - 23) = 22572
⇒ t = 967oC
Giáo viên biên soạn : Nguyễn Văn Sơn
Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến