Hướng dẫn giải Bài 32. Nội năng và sự biến thiên nội năng sgk Vật Lí 10. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 173 sgk Vật Lí 10 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 10, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.
LÍ THUYẾT
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 tạo nên vật gọi là nội năng của vật.
Nội năng có đơn vị là Jun (J).
Động năng của phân tử phụ thuộc vào vận tốc của phân tử. Thế năng của vật phụ thuộc vào sự phân bố của các phân tử.
⇒ Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật: (U=f(T,V))
2. Độ biến thiên nội năng
Trong nhiệt động lực học người ta quan tâm đến độ biến thiên nội năng (∆U) của vật, nghĩa là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi.
II – Cách làm thay đổi nội năng
1. Thực hiện công
Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng.
2. Truyền nhiệt
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 hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.
3. Nhiệt lượng
Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng.
Ta có: ∆U = Q, trong đó ∆U là độ biến thiên nội năng và Q là nhiệt lượng vật nhận được từ vật khác hay tỏa ra cho vật khác.
Ta đã biết Q = mc. ∆t. Trong đó Q là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J) ; m là khối lượng (kg) ; c là nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K) ; ∆t là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc K).
CÂU HỎI (C)
1. Trả lời câu hỏi C1 trang 170 Vật Lý 10
Hãy chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt 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 ⇔ Wđ 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.
2. Trả lời câu hỏi C2 trang 170 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.
3. Trả lời câu hỏi C3 trang 172 Vật Lý 10
Hãy so sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt; công và nhiệt lượng.
Trả lời:
– 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 (không có sự thực hiện công), chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.
4. Trả lời câu hỏi C4 trang 172 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:
a) Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt
b) Hình thức truyền nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt ( Ánh xạ Mặt Trời mang năng lượng).
c) Hình thức truyền nhiệt là dẫn nhiệt và đối lưu.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 173 sgk Vật Lí 10 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:
❓
1. Giải bài 1 trang 173 Vật Lý 10
Phát biểu định nghĩa nội năng.
Trả lời:
Trong nhiệt động lực học, người ta gọi tống động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật.
2. Giải bài 2 trang 173 Vật Lý 10
Nội năng của một lượng khí lí tưởng có phụ thuộc vào thể tích khí không ? Tại sao?
Trả lời:
Không, vì nội năng của khí lí tưởng không bao gồm thế năng tương tác phân tử, nên không phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử – tức không phụ thuộc vào thể tích khí.
3. Giải bài 3 trang 173 Vật Lý 10
Nhiệt lượng là gì? Viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ của vật thay đổi. Nêu đơn vị của các đại lượng trong công thức.
Trả lời:
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng .
$Q = m.c.∆t$
Trong đó: Q là nhiệt lượng vật thu vào hay toả ra (J) ; m là khối lượng của vật (kg) ; c là nhiệt dung riêng của chất cấu tạo vật (J/kg.độ) ; Δt là độ biến thiên nhiệt độ (°C hoặc K).
?
1. Giải bài 4 trang 173 Vật Lý 10
Nội năng của một vật là ?
A. Tổng động năng và thế năng của vật.
B. Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
C. Tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công.
D. Nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
Chọn đáp án đúng.
Bài giải:
Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
⇒ Đáp án: B.
2. Giải bài 5 trang 173 Vật Lý 10
Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng ?
A. Nội năng là một dạng năng lượng.
B. Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
C. Nội năng là nhiệt lượng.
D. Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi.
Bài giải:
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng.
Nội năng không phải là nhiệt lượng.
⇒ Đáp án: C.
3. Giải bài 6 trang 173 Vật Lý 10
Câu nào sau đây nói về nhiệt lượng là không đúng?
A. Nhiệt lượng là số đo độ tăng nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt.
B. Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng.
C. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng.
D. Nhiệt lượng không phải là nội năng.
Bài giải:
Chỉ khi nào vật có sự biến thiên nội năng thì mới có nhiệt lượng.
⇒ Đáp án: B.
4. Giải bài 7 trang 173 Vật Lý 10
Một bình nhôm khối lượng 0,5kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 200C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75oC. 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 4,18.103 J/(kg.K), của sắt là 0,46 J/(kg.K).
Bài giải:
Ta có:
Gọi (m_1,m_2,m_3) lần lượt là khối lượng của bình nhôm, nước và miếng sắt
(t_1) là nhiệt độ ban đầu của bình nhôm và nước ở trong bình
Theo đầu bài, ta có (t_1=20^0C)
(t_2=75^0C) là nhiệt độ ban đầu của miếng sắt
t là nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt.
Ta có:
(left{ matrix{ {m_1} = 0,5kg;{t_1} = {20^0}C;{c_1} = 896J/left( {kg.K} right) hfill cr {m_2} = 0,118kg;{t_1} = {20^0}C;{c_2} = {4,18.10^3}J/ ({kg.K} ) hfill cr {m_3} = 0,2kg;{t_3} = {75^0}C;{c_3} = {0,46.10^3}J/left( {kg.K} right) hfill cr} right.)
– Nhiệt lượng mà bình nhôm thu vào:
({Q_1} = {m_1}{c_1}left( {t – {t_1}} right))
Nhiệt lượng mà nước thu vào:
({Q_2} = {m_2}{c_2}left( {t – {t_1}} right))
⇒ Tổng nhiệt lượng thu vào của bình nhôm và nước:
({Q_{thu}} = {Q_1} + {Q_2} = left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}} right)left( {t – {t_1}} right))
– Nhiệt lượng do sắt tỏa ra là :
({Q_{toa}} = {m_3}{c_3}left( {{t_2} – t} right))
– Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
(begin{array}{l}{Q_{toa}} = {Q_{thu}} Leftrightarrow {m_3}{c_3}left( {{t_2} – t} right) = left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}} right)left( {t – {t_1}} right) Leftrightarrow 0,2.0,{46.10^3}left( {75 – t} right) = left( {0,5.896 + 0,118.4,{{18.10}^3}} right)left( {t – 20} right) Leftrightarrow 6900 – 92t = 941,24t – 188824,8 Rightarrow t approx {25^0}Cend{array})
5. Giải bài 8 trang 173 Vật Lý 10
Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4oC. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100oC vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại biết rằng nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC.
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.103 J(kg.K).
Bài giải:
Gọi ({t_1}) là nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế, ta có: ({t_1} = 8,{4^0}C)
({t_2}) là nhiệt độ ban đầu của miếng kim loại, ta có ({t_2} = {100^0}C)
(t) – là nhiệt độ khi cân bằng, theo đề bài ta có (t = 21,{5^0}C)
Ta có:
+ Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra là:
(begin{array}{l}{Q_{toa}} = {m_{KL}}.{c_{KL}}.left( {{t_2} – t} right) = dfrac{{192}}{{1000}}.{c_{KL}}left( {100 – 21,5} right) = 15,072{c_{KL}}end{array})
+ Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế thu vào:
(begin{array}{l}{Q_1} = {m_{NLK}}.{c_{NLK}}left( {t – {t_1}} right) = dfrac{{128}}{{1000}}.0,{128.10^3}left( {21,5 – 8,4} right) = 214,6304Jend{array})
Nhiệt lượng do nước thu vào :
(begin{array}{l}{Q_2} = {m_{{H_2}O}}.{c_{{H_2}O}}.left( {t – {t_1}} right) = dfrac{{210}}{{1000}}.4,{18.10^3}left( {21,5 – 8,4} right) = 11499,18Jend{array})
Tổng nhiệt lượng thu vào là:
({Q_{thu}} = {Q_1} + {Q_2} = 214,6304 + 11499,18 = 11713,81J)
+ Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
(begin{array}{l}{Q_{toa}} = {Q_{thu}} Leftrightarrow 15,072{c_{KL}} = 11713,81 Rightarrow {c_{KL}} = 777,19J/kg.Kend{array})
Vậy nhiệt dung riêng của chất làm kim loại là ({c_{KL}} = 777,19J/kg.K)
Bài trước:
- Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 165 166 sgk Vật Lí 10
Bài tiếp theo:
- Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 179 180 sgk Vật Lí 10
Xem thêm:
- Để học tốt môn Toán 10
- Để học tốt môn Vật Lí 10
- Để học tốt môn Hóa Học 10
- Để học tốt môn Sinh Học 10
- Để học tốt môn Ngữ Văn 10
- Để học tốt môn Lịch Sử 10
- Để học tốt môn Địa Lí 10
- Để học tốt môn Tiếng Anh 10
- Để học tốt môn Tiếng Anh 10 (Sách Học Sinh)
- Để học tốt môn Tin Học 10
- Để học tốt môn GDCD 10
Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 173 sgk Vật Lí 10 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 10 tốt nhất!
“Bài tập nào khó đã có giaibaisgk.com“
