Bài 32. Nội năng và sự biến thiên nội năng

- Các chất được cấu tạo từ những hạt riêng biệt gọi là phân tử, nguyên tử. Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách.
- Các phân tử, nguyên tử tương tác với nhau bằng lực hút và lực đẩy phân tử.
- Các phân tử, nguyên tử chuyển động không ngừng. Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh.
Mời thầy cô và các em xem thí nghiệm
Chương VI. CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC.
Bài 32-Tiết 54: Nội năng và sự biến thiên nội năng.
I. NỘI NĂNG
II. CÁC CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG
CỦNG CỐ VÀ VẬN DỤNG
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. kí hiệu : U (Jun)
Động năng phân tử.
Thế năng phân tử.
Nội năng
+
║
I. Nội năng:
1. Nội năng là gì?
Hãy chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật?
Nhiệt độ
Vận tốc chuyển động hỗn độn
của các phân tử thay đổi
Động năng của các phân tử
thay đổi. Nên U phụ thuộc T
Thể tích
Khoảng cách giữa
các phân tử thay đổi
Thế năng tương tác giữa các phân tử
thay đổi. Nên U phụ thuộc V
Thay đổi
Thay đổi
C2: Hãy chứng tỏ nội năng của một lượng khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ? U = f(T)
Trả lời: Khí lí tưởng có thể bỏ qua tương tác giữa phân tử do đó không có thế năng phân tử nên nội năng chỉ còn động năng phân tử
hay U = f (T).
Vậy nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích U = f(T,V)
Em Hãy phân biệt khái niệm : Nội năng và Nhiệt năng.
Nội năng là tổng Động năng và Thế năng phân tử. Còn Nhiệt năng là năng lượng chuyển động nhiệt, tức là tổng Động năng các phân tử.
U = U2 – U1
U > 0 → U tăng
U < 0 → U giảm
2. Độ biến thiên nội năng :
Độ biến thiên nội năng U của vật là phần nội năng tăng thêm lên hay giảm bớt đi trong một quá trình
II. Các cách làm thay đổi nội năng.
1. Thực hiện công:
a. Thí nghiệm
Kết quả: Nội năng của vật tăng lên vì nhiệt độ của vật tăng
Vì nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích
nên muốn thay đổi nội năng ta phải thay đổi 2 thông số này
+ Thí nghiệm:
- Tiến hành và kết quả:
Kết Quả: Thể tích khí giảm. Khí nóng lên → U thay đổi.
Nội năng khí có thay đổi không? Vì sao?
Trong quá trình thực hiện công trên thông số nào bị thay đổi ?
* Quá trình mà ngoại lực tác dụng lên miếng kim loại và khối khí sinh công làm nội năng của miếng kim loại và khối khí thay đổi gọi là quá trình thực hiện công.
* Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hoá từ một dạng năng lượng khác sang nội năng.
Cơ năng → Nội năng
+ Kết luận:
2. Truyền nhiệt:
a. Quá trình truyền nhiệt.
+ Thí nghiệm: Hình 32.2a.
- Nhiệt lượng của vật truyền sang nước làm nội năng của nước bị thay đổi
+ Thí nghiệm:
Kết quả: Nhiệt lượng mà chất khí nhận được làm thay đổi nội năng của nó
+ Kết luận:
* 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, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.
- Ngoại lực thực hiện công lên vật.
- Có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng khác sang nội năng.
Ngoại lực không thực hiện công lên vật.
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
U = U2 - U1 = Q
b. Nhiệt lượng:
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng .
U: Độ biến thiên nội năng (J)
Q: Nhiệt lượng vật nhận được từ vật khác hay toả ra cho vật khác (J)
* Công là phần năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác trong qúa trình thực hiện công.
*Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên của nội năng trong qúa trình truyền nhiệt .
So sánh công và nhiệt lượng?

C 4 : Hãy mô tả và nêu tên các hình thức truyền nhiệt trong các hiện tượng vẽ ở hình 32. 3?
Hình 32 . 3 a ) Dẫn nhiệt là chủ yếu .
C 4
Hình ảnh tương tự 32 . 3 a
Hình 32 . 3 b ) Bức xạ nhiệt là chủ yếu .
C 4
Hình ảnh tương tự 32 . 3 b
Hình 32 . 3 c ) Đối lưu là chủ yếu .
C 4
Hình ảnh tương tự 32 . 3 c
Q = m.c.t = m.c.( t2 - t1 )
m : khối lượng của vật (kg)
Q : nhiệt lượng thu vào hay toả ra (J)
C : nhiệt dung riêng của chất (J/kg.độ)
t : Độ biến thiên nhiệt độ (độ C hoặc độ K).
* Công thức tính nhiệt lượng
Giải:
Áp dụng công thức Q = C.m.(t2-t1)
C = 4200 J/kg.độ; m = 1kg; t2 = 1000C; t1 = 200C
Thay số vào ta được Q = 4200.(100-80)=336.103J = 336(kJ)

Có 1 kg nước được cung cấp nhiệt lượng để tăng từ 200C đến khi sôi (1000 C). Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.độ. Tính nhiệt lượng cần cung cấp
- Nội năng = động năng phân tử + Thế năng phân tử
- Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích. U = f(T,V)
Có thể làm thay đổi nội năng bằng cách thực hiện công hoặc truyền nhiệt
Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng
Nhiệt lượng của của lượng chất rắn, lỏng toả ra hay thu vào được xác định bằng công thức Q = m.c(t2 – t1)
* Ứng dụng của độ biến thiên nội năng của vật :
Động năng, thế năng của các nguyên tử, phân tử có ý nghĩa gì đối với cuộc sống con người?

Động cơ đốt trong
Hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân chính khiến nhiệt độ trái đất tăng