Bài 32 : Nội năng và sự biến thiên nội năng

C1 (trang 170 sgk Vật Lý 10): Hãy chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhệt độ và thể tích của vật: U = f(T, V)

Trả lời:

Ta có: Nội năng = Động năng của các phân tử + thế năng phân tử

Mà động năng thì phụ thuộc nhiệt độ (t tăng ⇔ v tăng ⇔ W_đ tăng…);

        còn thế năng phân tử phụ thuộc thể tích ( V thay đổi => khoảng cách phân tử thay đổi => thế năng tương tác phân tử thay đổi ).

Vì vậy nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích của vật.

C2 (trang 170 sgk Vật Lý 10): Hãy chứng tỏ nội năng của một lượng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ.

Trả lời:

Vì đối với khi lí tưởng, sự tương tác giữa các phân tử là không đáng kể, có thể bỏ qua nên chất khí lí tưởng không có thế năng, chỉ có động năng. Do đó nội năng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ.

C3 (trang 172 sgk Vật Lý 10): Hãy so sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt; công và nhiệt lượng.

Trả lời:

+ So sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt:

Giống: Đều làm cho nội năng thay đổi

Khác: Trong quá trình thực hiện công, có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác (ví dụ cơ năng) sang nội năng. Trong khi quá trình truyền nhiệt 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.

+ So sánh công và nhiệt lượng:

Công là phần năng lượng truyền từ vật này sang vật khác trong quá trình thực hiện công, còn nhiệt lượng là phần nội năng truyền từ vật này sang vật khác trong quá trình truyền nhiệt.

C4 (trang 172 sgk Vật Lý 10): Hãy mô tả và nêu tên các hình thức truyền nhiệt trong các hiện tượng vẽ ở Hình 32.3

Trả lời:

Hình a: Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt: Nhiệt lượng truyền trực tiếp từ than hồng sang thanh sắt.

Hình b: Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt: Mặt Trời truyền nhiệt cho Trái Đất nhờ phát ra các tia bức xạ.

Hình c : Hình thức truyền nhiệt là dẫn nhiệt và đối lưu: Đèn cồn truyền nhiệt cho bình nước nhờ sự lưu chuyển của không khí nóng.

Bài 7 (trang 173 SGK Vật Lý 10) : Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 20^o C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75^o C. 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 4,18.10³J(kg.K); của sắt là 0,46. 10³ J(kg.K).

Lời giải:

Gọi t là nhiệt độ cân bằng của hệ.

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

     Q₁ = m₁.c₁. Δt1

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

     Q₂ = m₂.c₂.Δt2

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

     Q₃ = m₃.c₃.Δt3

Tổng nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: Q₁ + Q₂ = Q₃

     ↔ (m₁.c₁ + m₂.c₂)Δt1 = m₃.c₃.Δt3

Thay số ta được:

     (0,118.4,18.10³ + 0,5.896).(t – 20) = 0,2.0,46.10³ .(75 – t)

     ↔ 941,24.(t – 20) = 92.(75 – t) ↔ 1033,24.t = 25724,8

     ⇒ t = 24,9ºC.

Vậy nhiệt độ cân bằng trong bình là t ≈ 24,9ºC

Bài 8 (trang 173 SGK Vật Lý 10) : Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4^o C. 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 nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5^o C.

Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.10³ J/(kg.K).

Lời giải:

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

      Q₁ = m₁.c₁. Δt₁

Nhiệt lượng mà bình nhiệt lượng kế đồng thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:

      Q₂ = m₂.c₂.Δt₂

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra cho đến khi cân bằng nhiệt:

      Q₃ = m₃.c₃.Δt₃

Tổng nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: Q₁ + Q₂ = Q₃

      ↔ (m₁.c₁ + m₂.c₂).Δt₁ = m₃.c₃.Δt₃

Thay số ta được: (lấy cnước = c₁ = 4,18.10³ J/(kg.K) )

      (0,21.4,18.10³ + 0,128.0,128.10³).(21,5 – 8,4) = 0,192.c₃.(100 – 21,5)

      → c₃ = 0,78.10³ J/(kg.K)

Vậy nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại là 0,78.10³ J/(kg.K)

Comments

comments