Nội năng gồm những năng lượng nào?
Các hạt có động năng do chuyển động nhiệt, đồng thời tương tác với nhau nên có thế năng tương tác. **Nội năng** là tổng động năng và thế năng tương tác của các hạt cấu tạo nên vật.
Khi cùng một vật nóng lên mà không đổi thể, chuyển động nhiệt nhanh hơn và nội năng tăng. Không nhầm động năng của các hạt với động năng của cả vật; thế năng tương tác giữa các hạt cũng không phải thế năng của cả vật do ở cao so với mặt đất.
Xoa hai bàn tay vào nhau cũng có thể làm chúng ấm lên và tăng nội năng. Vì vậy nội năng có thể thay đổi do tác động cơ học, không chỉ khi nhận nhiệt từ một vật nóng hơn.
Bài luyện
Nội năng của một vật là tổng nào?
Đây là năng lượng gắn với chuyển động và vị trí của cả vật.
Nội năng còn có động năng của các hạt.
Đúng: xét năng lượng của các hạt bên trong vật.
Nội năng còn gồm thế năng tương tác của các hạt.
Lời giải
Nội năng được xét ở các hạt cấu tạo nên vật: tổng động năng do chuyển động nhiệt và thế năng do tương tác giữa các hạt. Động năng hay thế năng của cả vật không phải các thành phần này. Đáp án C.
Bài luyện
Một cốc nước được nâng lên kệ, nhưng nhiệt độ và trạng thái nước không đổi. Nhận xét nào phù hợp?
Thế năng của cả cốc do độ cao khác nội năng.
Dừng cả cốc không làm các phân tử ngừng chuyển động nhiệt.
Thế năng tương tác được xét giữa các hạt.
Đúng: cần phân biệt năng lượng của cả vật với năng lượng bên trong.
Lời giải
Nâng cốc làm thay đổi thế năng của cả cốc so với mặt đất. Điều này không đồng nghĩa thay đổi chuyển động nhiệt hay thế năng tương tác giữa các phân tử. Đề còn cho nhiệt độ và trạng thái không đổi, nên không thể coi nước nóng lên chỉ vì được nâng cao. Đáp án D.
Nước nóng làm một viên bi ấm lên
Trong thí nghiệm do giáo viên hướng dẫn, thả một viên bi kim loại ở nhiệt độ phòng vào nước nóng. Năng lượng truyền từ nước có nhiệt độ cao hơn sang viên bi có nhiệt độ thấp hơn.
- Viên bi nhận năng lượng, nóng lên và tăng nội năng.
- Nước truyền bớt năng lượng, nguội đi và giảm nội năng.
Nếu coi chỉ hai vật trao đổi nhiệt, năng lượng nước truyền đi bằng năng lượng bi nhận. Trong thực tế, bình và môi trường cũng có thể nhận năng lượng. Không dùng tay chạm viên bi nóng hoặc tự làm thí nghiệm với nước nóng.
Bài luyện
Viên bi ở 25 °C được đặt vào nước ở 60 °C. Lúc đầu, quá trình truyền nhiệt xảy ra theo chiều nào?
Đúng: năng lượng truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn.
Bi có nhiệt độ thấp hơn nước.
Hai vật khác nhiệt độ sẽ thay đổi khi trao đổi nhiệt.
Các vật khác chất vẫn có thể truyền nhiệt khi tiếp xúc.
Lời giải
Nước có nhiệt độ 60 °C, cao hơn nhiệt độ 25 °C của bi. Năng lượng truyền từ nước sang bi: bi nóng lên, nước nguội đi. Đáp án A.
Nhận năng lượng nhưng nhiệt độ có thể không tăng
Khi đun nước trước lúc sôi, nhiệt độ thường tăng. Khi nước đang sôi ở áp suất được giữ không đổi, nước vẫn nhận năng lượng nhưng nhiệt độ gần như không đổi. Năng lượng tiếp tục được dùng cho quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể hơi.
Vì vậy, chỉ từ việc vật nhận năng lượng chưa thể kết luận nhiệt độ luôn tăng. Cần xét vật có đang chuyển thể hay không.
Bài luyện
Nước đang sôi, áp suất không đổi và bếp vẫn cấp năng lượng. Điều nào đúng?
Nước đang sôi vẫn nhận năng lượng từ bếp.
Đúng: nước tiếp tục chuyển từ lỏng sang hơi.
Trong lúc sôi ở áp suất không đổi, nhiệt độ gần như ổn định.
Nhiệt độ không đổi không có nghĩa các phân tử đứng yên.
Lời giải
Trong quá trình sôi ở áp suất không đổi, nước vẫn nhận năng lượng để chuyển từ thể lỏng sang thể hơi. Vì vậy nhiệt độ gần như không đổi dù bếp vẫn cấp năng lượng. Đáp án B.