Nội dung tổng hợp

1. Khái niệm nội năng

Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.

Kí hiệu: U, đơn vị: Jun (J).

Nội năng phụ thuộc vào:

Nhiệt độ: Nhiệt độ cao → động năng phân tử tăng → nội năng tăng.

Thể tích: Khi thể tích khí giảm (bị nén), khoảng cách giữa các phân tử giảm, lực tương tác lớn hơn → thế năng phân tử tăng → nội năng tăng.

Trạng thái vật chất: Khác trạng thái sẽ có nội năng khác nhau.

2. Các cách làm thay đổi nội năng

Thực hiện công (A):

Khi có ngoại lực tác dụng làm biến dạng hoặc dịch chuyển vật → nội năng thay đổi.

Ví dụ: Ma sát miếng kim loại, nén khí bằng pít-tông.

Truyền nhiệt (Q):

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường → nhiệt lượng truyền qua bề mặt → nội năng thay đổi.

Ví dụ: Đặt kim loại nóng vào nước, đun nóng chất khí bằng đèn cồn.

3. Định luật I của nhiệt động lực học

Phát biểu: Độ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được: 

ΔU = A + Q

Quy ước dấu:

Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng từ vật khác.

Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng cho vật khác.

A > 0: Vật nhận công từ vật khác.

A < 0: Vật thực hiện công lên vật khác.

4. Giải thích Hình 2.3 (SGK)

Ma sát đồng xu hoặc nén khí: Vật nhận công (A > 0) → ΔU > 0.

Khí giãn nở sinh công đẩy pitong: Thực hiện công( A < 0) → ΔU < 0.

Đồng xu nóng bỏ vào nước: Đồng xu truyền nhiệt cho nước (Q < 0) → ΔU < 0.

Đun nóng chất khí bằng đèn cồn: Chất khí nhận nhiệt lượng (Q > 0) → ΔU > 0.

5. Ý nghĩa và ứng dụng

Giúp giải thích các hiện tượng như:

Nung nóng, làm lạnh vật thể.

Các quá trình biến đổi trạng thái của khí.

Nguyên lí hoạt động của máy hơi nước, động cơ đốt trong.

Cho phép tính toán chính xác mối quan hệ giữa công, nhiệt lượng và nội năng trong các quá trình nhiệt động.

6. Tóm tắt công thức cần nhớ

ΔU = A + Q

U phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.

Nhiệt độ càng cao(động năng phân tử lớn)→ nội năng càng lớn.

Thể tích càng giảm, càng bị nén(thế năng phân tử càng lớn)→ nội năng càng lớn.

Hai cách làm thay đổi nội năng: Thực hiện công và Truyền nhiệt.