Bài tập file word 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

(16 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (6 CÂU)

Câu 1: Vì sao các phân tử có động năng và thế năng?

Trả lời:

• Các phân tử có động năng vì các phân tử chuyển động không ngừng. Động năng này được gọi là động năng phân tử. Động năng này được gọi là động năng phan tử. Động năng phân tử phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử. 
• Các phân tử có thế nưang vì các phân tử tương tác với nhau. 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.

Câu 2: Em hãy cho biết nội năng của vật là gì và nội năng phụ thuộc vào yếu tố nào của vật.

Trả lời:

Câu 3: Có mấy cách làm thay đổi nội năng? Cho ví dụ.

Trả lời:

Câu 4: Em hãy phát biểu về định luật I của nhiệt động lực học.

Trả lời:

Câu 5: Em hãy nêu quy ước về dấu của nhiệt lượng và công.

Trả lời:

Câu 6: Em hãy nêu các ứng dụng về Định luật I của nhiệt động lực học. 

Trả lời:

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Hãy giải thích tại sao khi nhiệt độ của vật tăng thì nội năng của vật cũng tăng, mặc dù thể tích của vật không đổi?

Trả lời:

Khi nhiệt độ của vật tăng, các phân tử trong vật chuyển động nhanh hơn, dẫn đến động năng phân tử tăng. Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Do đó, khi động năng của các phân tử tăng lên, nội năng của vật cũng tăng, ngay cả khi thể tích của vật không thay đổi.

Câu 2: Nếu hai vật có cùng nhiệt độ nhưng có thể tích khác nhau, liệu chúng có cùng nội năng không? Giải thích lý do tại sao?

Trả lời:

Câu 3: Trong quá trình truyền nhiệt từ vật A sang vật B, nội năng của vật A giảm và nội năng của vật B tăng. Em hãy giải thích tại sao điều này không mâu thuẫn với định luật I của nhiệt động lực học.

Trả lời:

Câu 4: Hãy giải thích tại sao khi cọ xát hai tay vào nhau, tay lại nóng lên?

Trả lời:

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Một khí lý tưởng thực hiện chu trình kín (chu trình mà trạng thái đầu và trạng thái cuối giống nhau) bao gồm các quá trình đẳng áp, đẳng tích và đẳng nhiệt. Trong chu trình này, hệ nhận công A = 500J và tỏa ra nhiệt lượng Q = -800J. Tính độ biến thiên nội năng của hệ trong chu trình này. 

Trả lời:

Theo định luật I của nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng của hệ được tính bằng:

ΔU=A+Q 

Trong đó: 

• A = 500J (hệ nhận công) 
• Q = -800J (hệ tỏa nhiệt)

Thay các giá trị vào công thức: 

ΔU = 500 – 800 = -300J 

Vậy độ biến thiên nội năng của hệ là -300J. Điều này có nghĩa là nội năng của hệ đã giảm đi 300J sau chu trình.

Câu 2: Một hệ khí thực hiện một quá trình đẳng tích, nhận được một nhiệt lượng Q = 200J từ môi trường. Hãy tính độ biến thiên nội năng ΔU của hệ trong quá trình này. Giả sử hệ không thực hiện công lên môi trường.

Trả lời:

Câu 3: Tại sao khi bỏ một vật bằng kim loại vào nước lạnh, ta thấy vật nguội đi còn nước ấm lên? Điều này liên quan thế nào đến định luật I của nhiệt động lực học?

Trả lời

Câu 4: Giải thích tại sao khi thổi hơi vào lòng bàn tay, ta cảm thấy mát, nhưng khi hà hơi vào bàn tay, ta lại cảm thấy ấm?

Trả lời

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Giả sử có hai vật thể A và B có cùng khối lượng và cùng vật liệu nhưng ở hai trạng thái khác nhau. Vật A có nhiệt độ cao hơn vật B. Giải thích tại sao khi đặt A và B tiếp xúc nhau thì cuối cùng nhiệt độ của chúng sẽ bằng nhau, và nội năng của mỗi vật sẽ thay đổi như thế nào?

Trả lời:

• Khi hai vật A và B tiếp xúc với nhau, theo định luật I của nhiệt động lực học, sẽ có sự trao đổi nhiệt lượng từ vật có nhiệt độ cao hơn (vật A) sang vật có nhiệt độ thấp hơn (vật B). Quá trình này diễn ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau.
• Nhiệt lượng mà vật A mất đi sẽ bằng nhiệt lượng mà vật B nhận được. Do đó, nội năng của vật A sẽ giảm đi, trong khi nội năng của vật B sẽ tăng lên. Sự thay đổi nội năng này phụ thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ ban đầu của hai vật.
• Cuối cùng, khi hai vật đạt cùng nhiệt độ, sẽ không còn sự trao đổi nhiệt nữa, và nội năng của cả hai vật sẽ ổn định.

---------------------------------------

----------------------Còn tiếp---------------------