NHIỆT NĂNG A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Nhiệt nãng : Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Các cách làm thay đổi nhiệt năng : Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách : thực hiện công hoặc truyền nhiệt. Nhiệt lượng : Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay .mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt. Đơn vị của nhiệt năng và nhiệt lượng là Jun [J]. Lưu ỷ : Khái niệm nhiệt năng đưa ra là rất trừu tượng. Song ta có thể hình dung rằng, khi một vật chuyển động thì có động năng, vật ở trên cao so với mặt đất thì có thế năng là do tương tác giữa vật với Trái Đất. Từ kiến thức đã học về cấu tạo chất cho thấy, dù vật chuyển động hay đứng yên thì bên trong vật các phân tử cấu tạo nên vật vẫn chuyển động hỗn độn không ngừng. Do đó, các phân tử cũng có động năng gọi là động nãng phân tử. Tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật làm cho vật có năng lượng, năng lượng này gọi là nhiệt năng của vật. Về hai cách làm thay đổi nhiệt năng : Đối với cách thực hiện công, HS được nhìn thấy chuyển động cơ học là nguyên nhân làm vật tăng nhiệt độ. Còn cách truyền nhiệt thì HS không nhìn thấy một cách trực tiếp các phân tử chuyển động nhanh lên mà vẫn thấy vật nóng lên, HS cũng không đo trực tiếp nhiệt năng mà chỉ có thể đo nhiệt độ và muốn biết nhiệt năng có thay đổi hay không thì phải thông qua đại lượng trung gian là nhiệt độ. Song để hiểu kĩ hơn vấn đề này HS có thể hình dung như sau : khi nhiệt độ của vật tãng, thì vận tốc của các phân tử tăng, động năng phân tử tăng. Do đó khi nhiệt độ của vật tăng thì nhiệt năng của vật tăng và ngược lại. Thực hiện công và truyền nhiệt là các hình thức truyền năng lượng khác nhau. Thực hiện công là hình thức truyền năng lượng giữa các vật thể vĩ mô, gắn với sự chuyển dời có hướng của vật thể, còn truyền nhiệt là hình thức truyền năng lượng giữa các nguyên tử, phân tử. Thực hiện công có thể làm tăng một dạng năng lượng bất kì, nhưng truyền nhiệt chỉ có thể làm tăng nội năng, sau đó nội năng mới chuyển hoá thành các dạng nãng lượng khác. Công là số đo cơ năng được truyền đi, còn nhiệt lượng là số đo nhiệt năng được truyền đi. Vì đều là các số đo năng lượng truyền đi nên công và nhiệt lượng có cùng thứ I.guyên và cùng đơn vị. Cũng vì công và nhiệt lượng chỉ là các số đo năng lượng truyền đi, nên công và nhiệt lượng chỉ xuất hiện khi có quá trình truyền năng lượng, còn nếu không có quá trình truyền năng lượng thì chẳng có gì để nói tới công và nhiệt lượng. B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRONG SGK VÀ SBT C1 và C2. Tuỳ theo từng HS có thể đứa ra các phương án khác nhau. C3. Nhiệt năng của miếng đồng giảm, của nước tăng. Đây là sự truyền nhiệt. C4, Từ cơ năng sang nhiệt nãng. Đây là sự thực hiện công. C5. Một phần cơ năng đã biến thành nhiệt năng của không khí gần quả bóng, của quả bóng và mặt sàn. c. 21.2. B. Động năng, thế năng, nhiệt năng. Khi đun nước có sự truyền nhiệt từ ngọn lửa sang nước. Khi hơi nước giãn nở làm bật nút ống nghiệm thì có sự thực hiện công. 21.5*. Mực thuỷ ngân trong nhiệt kế tụt xuống vì không khí phì ra từ quả bóng thực hiện công, một phần nhiệt năng của nó chuyển hoá thành cơ năng. 21.6*. Không khí bị nén trong chai thực hiện công làm bật nút ra. Một phần nhiệt năng của không khí đã chuyển hoá thành cơ năng nên không khí lạnh đi. Vì không khí có chứa hơi nước nên khi gặp lạnh, hơi nước ngưng tụ thành các hạt nước nhỏ li ti tạo thành sương mù. B. 21.8. c. 21.9. D. 21.10. D. c. 21.12. B. 21.13. c. 21.14*. Nhiệt năng của khí trong nửa ống bên phải đã thay đổi bằng các quá trình : Truyền nhiệt khi được đốt nóng. Thực hiện công khi giãn nở đẩy giọt thuỷ ngân chuyển dời. 21.15*. a] Truyền nhiệt. Thực hiện công. Nhiệt năng của nước không thay đổi vì nhiệt độ của nước không đổi. Nhiệt lượng do bếp cung cấp được dùng để biến nước thành hơi nước. - Giống nhau : Nhiệt năng đều tăng. Khác nhau : Khi nấu nhiệt năng tăng do truyền nhiệt, còn khi xát nhiệt năng tăng do thực hiện' công. 21.17*. - Giống nhau : Đều có thể làm tăng hoặc giảm nhiệt năng. - Khác nhau : Trong sự truyền nhiệt không có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác, còn trong sự thực hiện công thì có sự chuyển hoá từ cơ năng sang nhiệt năng và ngược lại. Nếu nói : "Một giọt nước ở nhiệt độ 60°C có nhiệt năng lớn hơn nước trong một cốc nước ở nhiệt độ 30°C" là sai. Vì nhiệt năng của vật không những phụ thuộc nhiệt, độ mà còn phụ thuộc số phân tử cấu tạo nên vật đó, nghĩa là còn phụ thuộc khối lượng của vật. Phải nói : "Một giọt nước ở nhiệt độ 60°C có nhiệt năng lớn hơn một giọt nước có cùng khối lượng lấy từ cốc nước ở nhiệt độ 30°C". Nhiệt độ của giọt thuỷ ngân tăng do thuỷ ngân ma sát với thuỷ tinh. Đó là sự tăng nhiệt năng do nhận được công. c. BÀI TẬP BỔ SUNG 21a. Nếu nung nóng một thỏi sắt rồi thả vào cốc nước lạnh. Hỏi nhiệt năng của thỏi sắt v^của nước trong cốc thay đổi như thê' nào ? Nguyên nhân của sự thay đổi đó là gì ? 21b. Tại sao khi đóng đinh, nếu dùng búa đập nhiều lần vào đầu đinh thì đinh nóng lên ? 21c. Có hai cốc nước đựng hai lượng nước như nhau nhưng có nhiệt độ khác nhau : một cốc nước lạnh và một cốc nước nóng. Hỏi cốc nước nào có nhiệt năng lớn hơn ? Vì sao ? Nếu trộn hai cốc nước với nhau, nhiệt năng của'chúng thay đổi thế nào ?
1 trả lời
Thí nghiệm chứng tỏ rằng [Vật lý - Lớp 11]
1 trả lời
Công thức tính số điện môi [Vật lý - Lớp 11]
1 trả lời
Tính nhiệt lượng tỏa ra trên R2 trong 2 phút? [Vật lý - Lớp 11]
1 trả lời
Đáp án:
Câu 1:
Vì các phân tử nguyên tử cấu tạo nên vật luôn chuyển động không ngừng nên chúng luôn có động năng, vì thế bất kì vật nào dù nóng hay lạnh đều có nhiệt năng.
Khi nhiệt độ tăng thì các phân tử nguyên tử chuyển động nhanh hơn vì thế động nhiệt năng của vật sẽ tăng.
Câu 2:
Có 3 cách truyền nhiệt:
- Dẫn nhiệt: Là việc truyền năng lượng nhiệt giữa các phân tử lân cận trong một chất, do một chênh lệch nhiệt độ. Nó luôn luôn diễn ra từ vùng nhiệt độ cao hơn tới vùng nhiệt độ thấp hơn. Là cách truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn. Ví dụ: Đun nóng thanh đồng.
- Đối lưu: Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, đó là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng và chất khí. Ví dụ: Đun nước dưới đáy ấm.- Bức xạ nhiệt: Bức xạ nhiệt: Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả ở trong chân không. Ví dụ: Để thanh đồng đang nóng ở ngoài không khí.
Câu 3:
Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của một kg khối lượng chất đó lên 1 kelvin.
Nói nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K điều đó có ý nghĩa là cần 1 lượng 880J để tăng nhiệt độ của 1 kg khối lượng nhôm lên 1 kelvin.
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 8 – Bài 21: Nhiệt 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:
A. Nhiệt độ.
B. Nhiệt năng.
C. Khối lượng.
D. Thể tích.
Lời giải:
Chọn C
Vì khi chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên vật nhanh lên thì nhiệt độ, nhiệt năng và thể tích của vật đều tăng. Chỉ có khối lượng là lượng chất chứa trong vật luôn không đổi nên khối lượng của vật là không tăng.
A. Nhiệt năng của giọt nước tăng, của nước trong cốc giảm.
B. Nhiệt năng của giọt nước giảm, của nước trong cốc tăng.
C. Nhiệt năng của giọt nước và của nước trong cốc đều giảm.
D. Nhiệt năng của giọt nước và của nước trong cốc đều tăng.
Lời giải:
Chọn B
Vì giọt nước đang sôi có nhiệt cao là 100oC nhỏ vào cốc đựng nước ấm có nhiệt độ thấp hơn thì nhiệt năng của giọt nước giảm, của nước trong cốc tăng.
Lời giải:
Một viên đạn bay trên cao có những dạng năng lượng: Động năng, thế năng, nhiệt năng
Lời giải:
Khi đun nước có sự truyền nhiệt từ ngọn lửa sang nước. Khi hơi nước giãn nở làm bật nút chai thì có sự thực hiện công.
Lời giải:
Mực thủy ngân trong nhiệt kế tụt xuống vì không khí phun mạnh ra từ quả bóng thực hiện công sẽ đẩy các phân tử khí xung quanh bầu nhiệt kế văng ra xa, làm cho mật độ không khí xung quanh bầu nhiệt kế giảm, dẫn đến tổng động năng của các phân tử khí giảm, làm cho nhiệt năng giảm.
Lời giải:
Khi bơm không khí vào chai không khí bị nén trong chai thực hiện công làm nút bị bật ra. Một phần nhiệt năng của không khí đã chuyển hóa thành cơ năng nên không khí lạnh đi. Vì các khí có chứa hơi nước nên khi gặp lạnh, hơi nước ngưng tụ thành các hạt nước nhỏ li ti tạo thành sương mù.
A. Nhiệt năng của vật là một dạng năng lượng.
B. Nhiệt năng của một vật là động năng và thế năng của vật
C. Nhiệt năng của một vật là năng lượng vật lúc nào cũng có.
D. Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Lời giải:
Chọn B
Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên nhiệt năng không bao gồm thế năng của vật.
A. một dạng năng lượng có đơn vị là jun.
B. đại lượng chỉ xuất hiện trong sự thực hiện công.
C. phần nhiệt năng mà vật nhận thêm hay mất bớt trong sự truyền nhiệt.
D. đại lượng tăng khi nhiệt độ của vật tăng, giảm khi nhiệt độ của vật giảm.
Lời giải:
Chọn C
Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm hay mất bớt trong sự truyền nhiệt.
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.
Lời giải:
Chọn C
Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách: thực hiện công hoặc truyền nhiệt.
A. động năng của vật càng lớn.
B. thế năng của vật càng lớn.
C. cơ năng của vật càng lớn.
D. nhiệt năng của vật càng lớn.
Lời giải:
Chọn D.
Các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh thì động năng của phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật càng lớn dẫn đến nhiệt năng của vật càng lớn.
A.vật truyền nhiệt cho vật khác
B. vật thực hiện công lên vật khác
C. chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên vật nhanh lên.
D. chuyển động của vật nhanh lên.
Lời giải:
Chọn C
Nhiệt năng của vật tăng khi chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên vật nhanh lên.
A. Nhiệt độ của vật.
B. Khối lượng của vật.
C. Nhiệt năng của vật.
D. Thể tích của vật.
Lời giải:
Chọn B
Khi chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên vật thay đổi thì động năng phân tử thay đổi đồng thời khoảng cách giữa các phân tử cũng thay đổi theo nên khiến nhiệt độ, nhiệt năng, thể tích của vật đều thay đổi chỉ có khối lượng là lượng chất chứa trong vật nên không đổi.
A. khối lượng của vật.
B. khối lượng riêng của vật.
C. nhiệt độ của vật.
D. vận tốc của các phân tử cấu tạo nên vật.
Lời giải:
Chọn C
Người ta có thể nhận ra sự thay đổi nhiệt năng của một vật rắn dựa vào sự thay đổi nhiệt độ của vật.
Hãy cho biết nhiệt năng của khí trong nửa ống bên phải đã thay đổi bằng những quá trình nào?
Lời giải:
Nhiệt năng của khí trong nửa ống bên phải đã thay đổi bằng các quá trình:
– Truyền nhiệt khi được đốt nóng.
– Thực hiện công khi giãn nở đẩy giọt thủy ngân chuyển dời.
a] Khi đun nước, nước nóng lên.
b] Khi cưa, cả lưỡi cưa và gỗ đều nóng lên.
c]* Khi tiếp tục đun nước đang sôi, nhiệt độ của nước không tăng.
Lời giải:
a] Khi đun nước, nước nóng lên là quá trình truyền nhiệt.
b] Khi cưa, cả lưỡi cưa và gỗ đều nóng lên là thực hiện công.
c]* Nhiệt năng của nước không thay đổi vì nhiệt độ của nước không đổi. Nhiệt lượng do bếp cung cấp lúc này được dùng chủ yếu để biến động năng của các phân tử nước ở gần bề mặt làm chúng có động năng lớn thoát ra khỏi mặt thoáng của nước và bay hơi lên.
Lời giải:
+] Giống nhau: Nhiệt năng đều tăng.
+] Khác nhau: Khi nấu nhiệt năng tăng do truyền nhiệt, khi xát nhiệt tăng do nhận công.
Lời giải:
+] Giống nhau: Đều có thể làm tăng hoặc giảm nhiệt năng.
+] Khác nhau: Trong sự truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác; trong sự thực hiện công có sự chuyển hóa từ cơ năng sang nhiệt năng và ngược lại.
Theo em bạn đó nói đúng hay sai? Tại sao? Phải nói thế nào mới đúng?
Lời giải:
Sai, vì nhiệt năng của một vật không những phụ thuộc vào nhiệt độ mà còn phụ thuộc số phân tử cấu tạo nên vật đó, nghĩa là còn phụ thuộc khối lượng của vật. Vì vậy, một giọt nước ở nhiệt độ 60oC có nhiệt độ cao hơn nhưng có khối lượng nhỏ hơn nhiều cốc nước ở nhiệt độ 30oC nên có nhiệt năng nhỏ hơn trong cốc nước.
Phải nói: “Một giọt nước ở nhiệt độ 60oC có các phân tử, nguyên tử chuyển động nhanh hơn nước trong một cốc nước ở nhiệt độ 30oC.”
Lời giải:
Nhiệt độ của giọt thủy ngân tăng do khi ta quay lộn ngược ống nhiều lần thủy ngân ma sát với thủy tinh. Đó là sự tăng nhiệt năng do nhận được công.