KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 · BÀI 26
Năng lượng nhiệt và nội năng: từ chuyển động hạt đến nhiệt độ – KHTN 8
Một cốc nước có thể trông đứng yên, nhưng các hạt cấu tạo nên nước vẫn chuyển động không ngừng.
Học xong, em làm được gì?
Phân biệt nhiệt độ, năng lượng nhiệt, nội năng và cách làm nội năng thay đổi.
Kiến thức nền: Mô hình hạt và các dạng năng lượng.
Nhìn hình để hiểu
Trên màn hình nhỏ, vuốt ngang hình để xem rõ chữ và mũi tên.
Chuyển động nhiệt
Các hạt cấu tạo nên vật chuyển động không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì chuyển động nhiệt của các hạt nhìn chung càng mạnh. Tổng động năng chuyển động nhiệt của các hạt được gọi là năng lượng nhiệt theo cách trình bày ở mức học này.
Nội năng không chỉ là nhiệt độ
Nội năng gồm động năng và thế năng tương tác của các hạt cấu tạo nên vật. Nhiệt độ là đại lượng trạng thái, không phải tổng năng lượng. Hai lượng nước cùng nhiệt độ nhưng có khối lượng khác nhau không nhất thiết có cùng nội năng; cần xét cả lượng chất và trạng thái.
Làm thay đổi nội năng
Nội năng có thể thay đổi do truyền nhiệt hoặc thực hiện công. Cốc nước nhận nhiệt từ nước nóng xung quanh là truyền nhiệt; xoa tay làm tay ấm lên là ví dụ công của lực ma sát chuyển hóa thành nội năng. Nhiệt lượng là năng lượng truyền trong quá trình truyền nhiệt, không phải thứ vật luôn “chứa sẵn” với một giá trị tách biệt.
Hai ví dụ giải từng bước
Ví dụ 1
Hai cốc chứa cùng loại nước ở 30 °C, một cốc 100 g, một cốc 300 g.
- Nhiệt độ hai cốc bằng nhau.
- Không kết luận nội năng bằng nhau; lượng nước ở cốc 300 g lớn hơn.
Ví dụ 2
Xoa hai lòng bàn tay thấy ấm.
- Có lực ma sát và chuyển động của tay.
- Công làm tăng nội năng; không cần có nguồn nóng chạm vào tay.
Chỗ dễ nhầm
- Nhiệt độ cao hơn chưa đủ để so tổng nội năng của hai vật khác nhau.
- Không gọi nhiệt lượng là nhiệt độ.
Năm câu tự kiểm tra
Làm trước khi mở lời giải. Câu chọn đáp án, đúng–sai và trả lời ngắn có phản hồi tại chỗ; câu tự luận để em tự đối chiếu lập luận.
Câu 1
Xoa tay làm tay ấm chủ yếu minh họa?
Xem lời giải và cách kiểm tra
Đáp án: D. Tăng nội năng bằng thực hiện công.
Công chống ma sát chuyển hóa thành nội năng.
Câu 2
Nội năng gồm mấy nhóm năng lượng vi mô được nêu trong bài?
Xem lời giải và cách kiểm tra
Động năng và thế năng tương tác giữa các hạt.
Câu 3
Đúng hay sai?
Xem lời giải và cách kiểm tra
Kết quả: a) Sai; b) Sai; c) Đúng; d) Đúng.
Chuyển động nhiệt vẫn diễn ra; nhiệt lượng là năng lượng truyền, nhiệt độ là đại lượng trạng thái. Ý d: Đúng. Nhiệt lượng là năng lượng truyền trong quá trình truyền nhiệt, đơn vị SI là J.
Câu 4
Vì sao không thể so nội năng hai cốc chỉ bằng việc sờ thấy cốc nào nóng hơn?
Em viết câu trả lời ra giấy, sau đó tự đối chiếu các ý trong lời giải.
Xem lời giải và cách kiểm tra
Cảm giác tay không đo chính xác nhiệt độ; nội năng còn phụ thuộc lượng chất, chất và trạng thái, nên thiếu dữ kiện để so sánh.
Câu 5
Nêu hai cách làm một miếng kim loại ấm lên, rồi phân loại.
Em viết câu trả lời ra giấy, sau đó tự đối chiếu các ý trong lời giải.
Xem lời giải và cách kiểm tra
Đặt tiếp xúc với vật nóng phù hợp: truyền nhiệt. Chà xát bằng dụng cụ an toàn theo hướng dẫn: thực hiện công; cả hai có thể tăng nội năng.
Sơ đồ ghi nhớ
- Hạt chuyển động không ngừng.
- Nhiệt độ liên hệ chuyển động hạt.
- Nội năng gồm động năng và thế năng.
- Đổi bằng công hoặc truyền nhiệt.