BÀI 3: NỘI NĂNG. ĐỊNH LUẬT 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

A. MỤC TIÊU CẦN ĐẠT CỦA BÀI HỌC

- Tìm hiểu mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của hệ các phần tử cấu tạo nên vật.

- Nắm được định luật 1 của nhiệt động lực học và vận dụng trong một số trường hợp đơn giản.

- Nhận biết khái niệm nhiệt dung riêng.

B. NHỮNG NỘI DUNG CẦN GHI NHỚ TRONG BÀI HỌC

I. NỘI NĂNG

1. Khái niệm về chuyển động

- Trong nhiệt động lực học, người ta gọi tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật.

- Nội năng được kí hiệu là U, đơn vị là jun (J). 

- Nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.

2. Thí nghiệm về mối liên hệ giữa nội năng và năng lượng của các phân tử tạo nên vật

- Khi năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật tăng thì nội năng của vật tăng và ngược lại.

II. CÁC CÁCH LÀM THAY ĐỔI NỘI NĂNG

- Có hai cách làm thay đổi nội năng của vật là thực hiện công và truyền nhiệt.

1. Thực hiện công

- Quá trình thực hiện công làm cho nội năng của vật thay đổi, vật nhận công thì nội năng tăng, vật thực hiện công cho vật khác thì nội năng giảm.

2. Truyền nhiệt

- Khi hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau thì xảy ra quá trình truyền nhiệt. Quá trình này làm thay đổi nội năng của các vật.

3. Nhiệt lượng, nhiệt dung riêng

- Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng. Nhiệt lượng vật trao đổi (toả ra hoặc nhận vào) được xác định bằng công thức: 

Q = mc(T₂ – T₁)

- Nhiệt dung riêng của một chất có giá trị bằng nhiệt lượng để làm tăng nhiệt độ của 1 kg của chất đó lên 1 K. Biểu thức:

III. ĐỊNH LUẬT 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

- Nội năng của một vật có thể thay đổi theo hai cách: thực hiện công và truyền nhiệt. 

- Nếu vật đồng thời nhận nhiệt và nhận công từ bên ngoài thì đều làm tăng nội năng của vật. 

- Theo định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng thì độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được:

ΔU = A + Q

Trong đó:

ΔU là độ biến thiên nội năng của vật;

Q, A là các giá trị đại số.

- Ý nghĩa về dấu các đại lượng trong biểu thức:

+ Q > 0: vật nhận nhiệt lượng; 

+ Q <0: vật truyền nhiệt lượng. 

+ A > 0: vật nhận công; 

+ A < 0: vật thực hiện công.

IV. VẬN DỤNG ĐỊNH LUẬT 1 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC