Lý thuyết Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học - Vật lí 12 Kết nối tri thức

Bài 2. Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học

I. Khái niệm nội năng

- 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 bằng chữ U và có đơn vị là jun (J).

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

- Vì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động không ngừng nên tốc độ và khoảng cách giữa các phân tử luôn thay đổi làm cho động năng và thế năng của phân tử cũng không ngừng thay đổi. Do đó, khi nói động năng và thế năng của phân tử thì phát biểu đó là động năng và thế năng trung bình của các phần tử cấu tạo nên vật

- Vì số phân tử trong vật vô cùng lớn và các phân tử chuyển động hỗn loạn nên không thể xác định được chính xác độ lớn nội năng của một vật. Trong vật lí người ta chủ yếu quan tâm đến độ biến thiên nội năng (∆U) của vật

II. Định luật I của nhiệt động lực học

1. Cách làm thay đổi nội năng

Có hai cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền năng lượng nhiệt (truyền nhiệt)

a. Thực hiện công

Khi dùng tay thực hiện công cọ xát một miếng kim loại lên sàn nhà thì miếng kim loại nóng lên, nội năng của nó thay đổi.

b. Truyền nhiệt

Làm miếng kim loại nóng lên bằng cách cho nó tiếp xúc với một nguồn nhiệt. Khi đó nội năng của nó cũng thay đổi.

2. Định luật I của nhiệt động lực học

- Nếu vật vừa nhận được công vừa truyền nhiệt thì: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được

\(\Delta U = Q + A\)

Trong đó:

Q và A tương ứng là nhiệt lượng và công mà vật nhận được, là các giá trị đại số.

Quy ước về dấu của A và Q:

Nếu Q > 0, vật nhận nhiệt lượng.

Nếu Q < 0, vật tỏa nhiệt lượng.

Nếu A > 0, vật nhận công.

Nếu A < 0, vật sinh công.

Nhiệt lượng là số đo nhiệt năng được truyền từ vật này sang vậy khác trong quá trình truyền nhiệt. Khi không có quá trình truyền nhiệt thì không có nhiệt lượng.

Nội năng là một dạng năng lượng. Mọi vật luôn có nội năng.

Sơ đồ tư duy về “Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học”