Nội dung chính Vật lí 12 kết nối Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học

BÀI 2: NỘI NĂNG. ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

I. KHÁI NIỆM NỘI NĂNG

1. Nội năng của một vật

- Vì các phân tử chuyển động không ngừng nên chúng có động năng. Động năng này được gọi là động năng phân tử. Động năng phân tử phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử.

- Vì các phân tử tương tác với nhau nên chúng có thế năng. Thế năng này được gọi là thế năng tương tác phân tử, gọi tắt là thế năng phân tử. Thế năng phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử.

- Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật được gọi 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.

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

- Khi nút chưa bật ra, không khí trong ống nghiệm nhận năng lượng nhiệt từ đèn cồn. Do thể tích ống nghiệm không đổi nên thế năng phân tử không đổi. Nhiệt độ của không khí trong ống nghiệm tăng nên  động năng của các phân tử tăng. Do đó, nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng.

- Sau khi thực hiện công làm nút bật ra, nội năng của không khí trong ống nghiệm giảm. Khi nút bật ra, một phần của không khí trong ống nghiệm thoát ra ngoài, thế năng của các phân tử không khí tăng. Sự thay đổi nội năng của không khí lúc này là do sự thay đổi của động năng và thế năng của các phân tử khí.

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.

2. Định luật I của nhiệt động lực học

- Độ biến thiên nội năng (ΔU) của vật bằng tổng công (A) và nhiệt lượng (Q) vật nhận được

ΔU = A + Q

- Quy ước dấu:

+ A > 0: vật nhận công từ vật khác;

+ A < 0: vật thực hiện công tác dụng lên vật khác;

+ Q > 0: vật nhận năng lượng nhiệt từ vật khác.

+ Q < 0: vật truyền năng lượng nhiệt cho vật khác.