Title Chủ đề 2. NỘI NĂNG. ĐỊNH LUẬT I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC ( HS ).pdf ✅

CHỦ ĐỀ 2: NỘI NĂNG. ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I – TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Khái niệm nội năng Mô hình động học phân tử Dạng năng lượng tồn tại Đặc điểm của dạng năng lượng Các phân tử chuyển động không ngừng Động năng phân tử Động năng phân tử phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử. Các phân tử tương tác với nhau bằng lực liên kết phân tử Thế năng tương tác phân tử (gọi tắt là thế năng phân tử) Thế năng phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Kết luận: Các phân tử vừa có động năng, vừa có thế năng tương tác. - Khái niệm nội năng: Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật gọi là nội năng của vật. - Đặc điểm của nội năng: + Nội năng được kí hiệu là U, đơn vị là Joule (J); + Nội năng của các phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. Tại sao nội năng của vật lại phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật? + Nhiệt độ Động năng phân tử phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử. Theo mô hình động học phân tử, nhiệt độ của vật càng cao thì tốc độ chuyển động của các phân tử càng lớn ⟹ Khi nhiệt độ thay đổi, động năng của các phân tử thay đổi ⟹ Nội năng thay đổi. Hình 1. (A) mô tả chuyển động của các phân tử ở nhiệt độ t1; (B) mô tả chuyển động của các phân tử ở nhiệt độ t2 (t2 > t1). + Thể tích Thế năng phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Khi thể tích của vật thay đổi dẫn đến khoảng cách giữa các phân tử thay đổi ⟹ Khi thể tích thay đổi, thế năng phân tử cũng thay đổi ⟹ Nội năng thay đổi. Hình 2. Mối quan hệ giữa thế năng phân tử và khoảng cách giữa chúng. Lưu ý: Vì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động không ngừng nên tốc độ và khoảng cách giữa các phân tử luôn thay đổi. Vì vậy, động năng và thế năng phân tử mà ta đang xét được hiểu là động năng và thế năng trung bình của các phân tử cấu tạo nên vật.


Độ biến thiên nội năng của khối khí: ∆U = Q + A = 1000 + ( ― 600) = 400 J > 0. Vậy nội năng của khí tăng thêm 400J. DẠNG III. TÍNH ĐỘ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG CỦA MỘT VẬT ĐANG CHUYỂN ĐỘNG Ví dụ 5 (Phát triển câu hỏi sách Vật lí 12 KNTT): Một vật có khối lượng 1kg trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng dài 21 m, nghiêng 30° so với mặt nằm ngang. Tốc độ của vật ở chân mặt phẳng là 4,1 m/s. Lấy g = 9,8 m/s2 và bỏ qua sự trao đổi nhiệt với mặt phẳng nghiêng và môi trường. a) Công của lực ma sát trong trường hợp này bằng A. 100,9 J. B. 94,5 J. C. – 94,5 J. D. – 100,9 J. Hướng dẫn giải Chọn gốc thế năng tại chân dốc, ta xét cơ năng của vật tại đỉnh dốc (vị trí 1) và chân dốc (vị trí 2): W1 = Wt1 = mgh1 = mgl. sin 30° ; W2 = Wđ2 = 1 2 mv 2 2 ; Độ biến thiên cơ năng chính bằng công của lực không thế (lực ma sát): W2 ― W1 = AFms⟹AFms = 1 2 mv 2 2 ― mgl. sin 30° = 1 2 × 1 × 4,12 ― 1 × 9,8 × 21 × sin 30° = ―94,5 J. b) Nội năng của vật trong quá trình này A. tăng thêm 100,9 J. B. tăng thêm 94,5 J. C. giảm đi 94,5 J. D. giảm đi 100,9 J. Hướng dẫn giải Vật đang nhận công của lực ma sát (A > 0) và không nhận thêm nhiệt lượng (Q = 0). Vậy ∆U = A = 94,5 J.