Bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Là trong quá trình chuyển hóa từ động năng sang thế năng và ngược lại, ma sát rất nhỏ và có thể bỏ qua sự hao phí năng lượng

Tốc độ của quả năng lớn nhất thì động năng sẽ lớn nhất

=>Thế năng nhỏ nhất

\(W_{dmax}=W_{tmax}\)

=>\(\dfrac{m\cdot v^2_{Max}}{2}=m\cdot g\cdot h_{max}\)

=>\(v_{Max}=\sqrt{2\cdot g\cdot h_{Max}}\) không phụ thuộc vào khối lượng

Chọn mốc tính thế năng ở mặt nước

Khi vận động viên ở điểm cao nhất thì thế năng lớn nhất

=>Khi vận động viên chạm nước thì thế năng thấp nhất và động năng đạt cực đại

\(W_{đmax}=\dfrac{1}{2}\cdot m\cdot v_{max}^2\)

=>\(v=\sqrt{2\cdot g\cdot h_{max}}=\sqrt{2\cdot9.8\cdot10}=14\left(\dfrac{m}{s}\right)\)

Nước trong bể có vai trò cản trở sự chuyển động của người ở trong nó, giúp chuyển hóa động năng của người thành các dạng năng lượng khác như động năng của nước 

Thế năng tại đỉnh cầu trượt là:

\(W_{tmax}=m\cdot g\cdot h=20\cdot9.8\cdot2=392=W_1\)

Động năng tại chân cầu trượt là:

\(W_{đmax}=\dfrac{1}{2}\cdot m\cdot v^2=\dfrac{1}{2}\cdot20\cdot4^2=320\ne W_1\)

=>Cơ năng không được bảo toàn

Trong cuộc sống: Uống một hộp sữa milo 180 ml chứa năng lượng 110 Kcal tương đương với 459 800 J

Trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp: Rắc phân bón, phân lân, kali cho cây trồng cung cấp năng lượng cho cây để cây phát triển.

- Thức ăn dự trữ năng lượng hóa học, khi được đưa vào cơ thể thông qua việc ăn uống, các chất trong thức ăn tham gia các phản ứng hóa học, chuyển hóa thành năng lượng dự trữ cho cơ thể, năng lượng đó có thể chuyển hóa thành động năng (giúp con người hoạt động) và năng lượng nhiệt (làm ấm cơ thể), …

- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chuyển hóa:

+ Cơ thể chứa ít các vi khuẩn có lợi, không chuyển hóa hoàn toàn các chất dinh dưỡng.

+ Hiệu suất chuyển hóa có liên quan đến gene và hormon chuyển hóa. Ví dụ những người có chức năng tuyến giáp bình thường sẽ sản sinh ra nhiều nhiệt chuyển hóa hơn và hiệu suất chuyển hóa sẽ thấp hơn. Những người có chức năng tuyến giáp kém hơn sản sinh ít nhiệt và có sự chuyển hóa hiệu suất cao hơn. Đó là một lí do vì sao những người có chức năng tuyến giáp kém thường phản ứng chậm hơn với chế độ ăn kiêng.

+ Ngoài ra còn do trong thức ăn có một số chất khó chuyển hóa, hoặc chứa các chất độc làm giảm hiệu suất chuyển hóa.

- Năng lượng hao phí trong quá trình sản xuất điện năng:

+ Năng lượng nhiệt: năng lượng từ nhiên liệu chuyển hóa 1 phần thành nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh và làm nóng các thiết bị sản xuất.

+ Năng lượng âm thanh: nhiên liệu bị đốt cháy hoặc tham gia các phản ứng phát ra âm thanh.

- Năng lượng hao phí trong quá trình truyền tải điện năng đi xa là năng lượng nhiệt: do dây dẫn bao giờ cũng có điện trở nên sẽ có sự tỏa nhiệt làm nóng đường dây và các thiết bị.

Lấy g = 10 m/s²

+ Năng lượng máy cung cấp là: W_{cung cấp} = P.t = 1000.20 = 20 000 (J)

+ Năng lượng có ích là: W_{có ích} = m.g.h = 100.10.16 = 16 000 (J)

=> Hiệu suất của máy tời là: \(H = \frac{{{W_{có ích}}}}{{{W_{cungcap}}}}.100\%  = \frac{{16000}}{{20000}}.100\%  = 80\% \)

Ô tô sử dụng năng lượng để hoạt động là xăng. Trong ô tô, tất cả các thiết bị hoạt động được đều sử dụng năng lượng, nếu như ô tô sắp hết xăng thì năng lượng cũng gần như cạn kiệt, vì vậy nếu ô tô đang đi trên đường thì nên tắt điều hòa, tắt đài, tắt đèn để tất cả năng lượng xăng tập trung vào động cơ để xe hoạt động.

Dụng cụ: một viên bi, hai thanh kim loại nhẵn, hai giá đỡ có vít điều chỉnh độ cao.

Chế tạo: Dùng hai thanh kim loại uốn thành đường ray và gắn lên giá đỡ để tạo được mô hình như hình bên.

Thí nghiệm:

+ Thả viên bi từ điểm A trên đường ray.

+ Kiểm chứng xem viên bi có lên được điểm D không?

Kết quả:

+ Viên bi lên gần tới điểm D, vì:

+ Do trong quá trình viên bi di chuyển từ điểm A trên đường ray, có sự ma sát giữa viên bi và đường ray làm cho cả viên bi và đường ray nóng lên, đồng thời phát ra âm thanh.

+ Năng lượng dự trữ (thế năng trọng trường của viên bi tại điểm A) được chuyển hóa thành động năng để viên bi di chuyển lên gần tới điểm D và một phần năng lượng chuyển hóa thành nhiệt năng và năng lượng âm thanh.

Chứng tỏ năng lượng được bảo toàn, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.

#Tham_khảo