Bài 32. Nội năng và sự biến thiên nội năng

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 của một lượng khí lí tưởng có phụ thuộc vào thể tích khí không ? Tại sao?

Bài làm.

Không bởi vì chỉ có 2 cách làm thay đổi nội năng đó là thực hiện công và truyền nhiệt, 2 cách này đều không liên quan đến thể tích

Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng

ΔU = Q với Q = MCΔt

C: nhiệt dung riêng (J/kg.k); Δt là độ tăng hoặc giảm của nhiệt độ ((o)C hoặc K)

B. Tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật

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.

Trả lời.

Đáp án C.

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.

Trả lời.

Đáp án B.

Hướng dẫn giải.

Nhiệt lượng mà nhôm và bình nước thu vào :

Q_thu = Q₁ + Q₂ = (m₁c₁ + m₂c₂)(t – t₁).

Nhiệt lượng do sắt tỏa ra là :

Q_tỏa = Q₃ = m₃c­_3. ∆t₃ = m₃c₃ (t₃ – t).

Trạng thái cân bằng nhiệt :

Q₁ + Q₂ = Q₃.

⇔ (m₁c₁ + m₂c₂)(t – t₁) = m₃c­_3. ∆t₃ = m₃c₃ (t₃ – t)

\(\Rightarrow t=\dfrac{\left(m_1c_1+m_2c_2\right)\left(t-t_1\right)}{m_1c_1+m_2c_2+m_3c_3}\)

\(\Rightarrow t=\dfrac{\left(0,5.0,92+0,118.4,18\right)10^3.20+0,2.0,46.10^3.75}{\left(0,5.0,92+0,118.4,18+0,2.0,46\right).10^3}\)

=> t ≈ 25^oC.

Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là

0,128.10³ J(kg.K).

Hướng dẫn giải.

Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và nước thu vào :

Q_thu = Q₁ + Q₂ = (m₁c₁ + m₂c₂)(t – t₁).

Nhiệt lượng mà miếng kim loại tỏa ra :

Q_tỏa = Q₃ = m₃c­_3. ∆t₃ = m₃c₃ (t₃ – t).

Trạng thái cân bằng nhiệt :

Q₁ + Q₂ = Q₃.

⇔ (m₁c₁ + m₂c₂)(t – t₁) = m₃c­_3. ∆t₃ = m₃c₃ (t₃ – t).

\(\Rightarrow c_3=\dfrac{m_1c_1+m_2c_2\left(t-t_1\right)}{m_3\left(t_3-t\right)}\)

\(\Rightarrow c_3=\dfrac{\left(0,128.0,128+0,21.4,18\right).\left(21,5-8,4\right)10^3}{0,192.\left(100.21,5\right)}\)

=> c₃ = 0,78.10³ J/kg.K