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... Thực hiện công Trong quá trình thực hiện công lên vật có sự chuyể
Trang 1CHƯƠNG VI: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC BÀI 32: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
thực hiện công và truyền nhiệt
công thức
2. Kĩ năng
− Giải thích định tính một số hiện tượng đơn giản về sự thay đổi nội năng
tập tương tự
3. Thái độ
− Biết liên hệ kiến thức vật lý với thực tiễn cuộc sống
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên:
2. Học sinh:
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
1. Ổn định lớp, kiểm tra sỉ số
2. Kiểm tra bài cũ
3. Đặt vấn đề
Ở chương V, các em đã được nghiên cứu tính chất của chất khí và các quá trình biến đổi trạng thái Hôm nay chúng ta đến với chương IV tìm hiểu nội dung mới các hiện tượng nhiệt về năng lượng và biến đổi năng lượng
Nếu có người hỏi em phần lớn năng lượng đang được con người sử dụng là dạng năng lượng nào thì chắc em sẽ nghĩ tới điện năng, cơ năng hoặc năng lượng nguyên tử, chứ ít nghĩ tới nội năng Ấy thế mà phần lớn năng lượng con người đang sử dụng lại được khai thác chính từ năng lượng này Vậy nội năng là gì? Chúng ta cùng đến với bài 32
4. Hoạt động dạy học
Trang 2Hoạt động 1: Tìm hiểu về nội năng
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
GV: Thế nào về hai từ nội
năng?
GV: Xét 1 vật bất kỳ:
Chúng ta biết rằng vật chất
được cấu tạo từ các phân tử
riêng rẽ Vậy theo em các
phân tử có động năng, thế
năng không?
Vì sao?
GV: Nội năng của vật là gì?
GV: Vậy nội năng của vật
phụ thuộc vào yếu tố nào?
Yêu cầu HS trả lời câu C1
GV: Yêu cầu HS trả lời câu
C2
GV: Yêu cầu HS nhắc lại thế
nào là khí lý tưởng?
HS: Nội năng là năng lượng bên trong
HS: Các phân tử có động năng do chúng chuyển động hỗn loạn không ngừng
Các phân tử có thế năng do các phân tử có lực tương tác
HS: Trả lời
HS: Nhiệt độ tăng phân tử chuyển động nhanh
Thể tích thay đổi khoảng cách phân tử thay đổi thế năng tương tác phân tử thay đổi
Vậy nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật
U = f( T,V)
HS: Khí lý tưởng là chất khí được coi là chất điểm và chỉ tương tác với nhau khi va chạm
Đối với khí lý tưởng ta có thể bỏ qua lực tương tác, thế năng không có Như vậy nội năng của khí lý tưởng lúc này chỉ còn lại động năng
mà động năng phụ thuộc vào nhiệt độ Nên ta có thể
I. Nội năng
1 Nội năng là gì?
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 là U, đơn vị là J Nội năng của một vật: U= f(T,V)
Nội năng của khí lý tưởng: U= f(T)
Trang 3GV: Biến thiên là gì?
Vậy biến thiên nội năng là
gì?
GV: Ở lớp 8, các em đã học
cách nào để thay đổi nội
năng là thực hiện công và
truyền nhiệt
GV: Yêu cầu HS quan sát thí
nghiệm 32.1
a) Khi cọ sát miếng kim loại
trên mặt bàn, dự đoán về
nhiệt độ của miếng kim loại?
kết luận
“Nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ”
U= f(T)
HS: Biến thiên là thay đổi
Độ biến thiên nội năng ()
là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình
HS: Trả lời
a) Cọ xát nhiệt độ tăng các phân tử chuyển động càng nhanh Wđ tăng nội năng tăng
b) Nén xilanh (V giảm) mật
độ phân tử sẽ lớn (các phân
tử tương tác nhiều hơn) áp suất tăng
(mà P T) nhiệt độ tăng các phân tử chuyển động càng nhanh Wđ tăng nội năng
2 Độ biến thiên nội năng
Độ biến thiên nội năng () là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình
II Cách làm thay đổi nội năng
1 Thực hiện công
Trong quá trình thực hiện công lên vật có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng
Trang 4Vậy nội năng của miếng kim
loại có thay đổi không?
b) Ấn mạnh và nhanh
pit-tông xuống, dự đoán xem
nhiệt độ trong xilanh sẽ như
thế nào?
Vậy nội năng của khối khí
có thay đổi không?
GV: Yêu cầu HS quan sát thí
nghiệm 32.2
a) Thả miếng kim loại vào
một chậu nước nóng, lúc này
nhiệt độ của miếng kim loại
có thay đổi không?
GV: Vậy nội năng của miếng
kim loại có thay đổi không?
b) Một xilanh chứa khí và
được bịt kín bởi pit-tông
Sau đó, đem xilanh này đặt
trên một ngọn đèn cồn thì
nhiệt độ của khối khí bên
trong xilanh có thay đổi
không?
GV: Vậy nội năng của khối
khí có thay đổi không?
GV:Vậy TN32.2 trong 2
trường hợp trên, chúng ta có
tăng
HS: Nhiệt độ của miếng kim loại tăng
Nội năng của miếng kim loại tăng
HS: Nhiệt độ của khối khí bên trong tăng
Nội năng của khí trong xilanh tăng
HS: Không thực hiện công
HS: Trả lời
2 Truyền nhiệt a) Quá trình truyền nhiệt
Quá trình làm thay đổi nội năng mà không có sự thực hiện công lên vật được gọi
Trang 5thực hiện công không?
GV: Yêu cầu HS trình bày
quá trình truyền nhiệt
GV: Trong quá trình truyền
nhiệt, phần nội năng mà vật
tăng thêm hay mất đi được
gọi là nhiệt lượng
Vậy nhiệt lượng được tính
như thế nào?
Lưu ý: Nhiệt lượng không
phải là một dạng năng lượng
Vì năng lượng luôn tồn tại
với vật chất còn nhiệt lượng
chỉ xuất hiện khi có sự
truyền nhiệt từ vật này sang
vật khác
GV: Nhắc lại công thức tính
nhiệt lượng
GV: Yêu cầu HS nêu đơn vị
HS: Lắng nghe
HS: Lắng nghe, trả lời, ghi chép
HS: Trả lời a) So sánh thực hiện công
và truyền nhiệt + Giống: Đều làm thay đổi nội năng
là quá trình truyền nhiệt
Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa từ dạng năng lượng này sang dạng khác, chỉ có
sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác
b) Nhiệt lượng
Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt
Trong đó:
là độ biến thiện nội năng
là nhiệt lượng
Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc lỏng thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ thay đổi
Trong đó:
là khối lượng (kg)
là nhiệt dung riêng của chất ( J/kg.K)
là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K)
Trang 6của các đại lượng.
GV: Yêu cầu HS trả lời câu
C3
+ Khác: Thực hiện công có
sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng
Truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có truyền nội năng từ vật này sang vật khác
b) So sánh công và nhiệt lượng
+ Công là phần năng lượng chuyển hóa từ một dạng khác sang nội năng trong quá trình thực hiện công
+ Nhiệt lượng là phần nội năng mà vật tăng thêm hay mất đi được trong quá trình truyền nhiệt
HS: Trả lời a) Cách truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt
b) Cách truyền nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt
c) Cách truyền nhiệt chủ yếu là đối lưu
Lưu ý: Nhiệt lượng không phải là một dạng năng lượng Vì năng lượng luôn tồn tại với vật chất còn nhiệt lượng chỉ xuất hiện khi có sự truyền nhiệt từ vật này sang vật khác
Trang 7GV: Yêu cầu HS trả lời câu
C4
Nhắc lại 3 hình thức truyền
nhiệt đã học
- Bức xạ nhiệt: truyền năng
lượng dạng sóng điện từ, từ
bề mặt nóng hơn sang bề
mặt lạnh hơn
- Dẫn nhiệt: năng lượng
nhiệt truyền trong lòng chất
rắn, chất lỏng, hoặc qua
các bề mặt tiếp xúc thông
qua dao động phân tử
- Đối lưu nhiệt: thông qua
dòng chuyển động của chất
lỏng, chất khí
Bài tập áp dụng 1) Tính nhiệt lượng cần truyền cho 5kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20oC lên
50oC, biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K
Tóm đề:
mđ = 5 kg t1 = 20oC t2 = 50oC
cđ = 380 J/kg.K
Giải
Áp dụng công thức
= 5 380 (50 – 20)
= 57000 (J)
IV DẶN DÒ
Yêu cầu học sinh làm bài 7,8 SGK/173