Trong trạng thái cấu tạo chất:
- Các phân tử luôn chuyển động không ngừng nên mỗi phân tử đều có động năng.
- Các phân tử có lực tương tác hút và đẩy nên mỗi phân tử đều có thế năng tương tác.
I. NỘI NĂNG
Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật bằng tổng động năng và thế năng của tất cả các phân tử cấu tạo nên vật.
Kí hiệu: U.
Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ T và thể tích V của vật.
U = f[T,V]
Chú ý, đôi khi, nội năng còn được gọi là nhiệt năng.
II. HAI CÁCH LÀM THAY ĐỔI NỘI NĂNG CỦA MỘT VẬT
1. Thực hiện công
Cọ xát miếng kim loại trên mặt bàn, miếng kim loại nóng lên thì nội năng của nó tăng. Nén khối khí trong xi-lanh làm thể tích khí giảm, đồng thời nhiệt độ tăng, tức nội năng của khí đã thay đổi.
Trong quá trình thực hiện công ở trên, cơ năng đã chuyển hóa sang nội năng.
2. Truyền nhiệt
Nhúng miếng kim loại vào nước nóng thì miếng kim loại nóng lên nên nội năng của nó tăng. Hơ nóng xi-lanh chứa khí, nhiệt độ và thể tích của khối khí tăng, nội năng của khối khí thay đổi.
Quá trình làm thay đổi nội năng bằng cách cho vật tiếp xúc với nguồn nhiệt [không có sự thực hiện công] gọi là quá trình truyền nhiệt.
- Nhiệt lượng Q là số đo độ biến thiên của nội năng ΔU trong quá trình truyền nhiệt [phần nội năng của vật tăng thêm hay giảm bớt đi trong quá trình truyền nhiệt].
Q = ΔU
[ΔU = U – U0]
- Nhiệt lượng Q mà vật thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ thay đổi từ t0 sang t:
Q = mcΔt = mc[t – t0]
Q : nhiệt lượng [J].
m : khối lượng [kg].
c : nhiệt dung riêng của chất [J/kg.K].
Δt = t – t0 : độ biến thiên nhiệt độ [oC hoặc K].
– Vật nhận nhiệt [nhiệt độ tăng, nội năng tăng]: Q>0.
– Vật tỏa nhiệt [nhiệt độ giảm, nội năng giảm]: Q 0: Hệ nhận nhiệt lượng;
Q < 0: Hệ truyền nhiệt lượng;
A > 0: Hệ nhận công;
A < 0: Hệ thực hiện công.
Lời giải chi tiết
Gọi S là diện tích tiết diện thẳng của xilanh, l là quãng đường pittông dịch chuyển, P là áp suất khí trong xilanh.
Vì áp suất khí không đổi trong quá trình khí thực hiên công nên áp lực F lên pit-tông không đổi.
Công mà chất khí thực hiện có độ lớn là:
\[A = F.l = pS.l = p.\Delta V = {8.10^6}.0,5 = {4.10^6}\;J\]
Vì chất khí thực hiện công và nhận nhiệt lượng nên : Q > 0, A < 0
=> Độ biến thiên nội năng của chất khí :
\[\Delta U = A + Q = - {4.10^6}\; + {\rm{ }}{6.10^6}\; = {2.10^6}\;\left[ J \right]\]
Vậy độ biến thiên nội năng của khí là \[\Delta U = 2.10^6 [J]\]
Loigiaihay.com
Người ta cung cấp cho chất khí đựng trong xi lanh một nhiệt lượng 100 J. Chất khí nở ra đẩy pit-tông lên và thực hiện một công là 70 J. Hỏi nội năng của khí biến thiên một lượng bằng bao nhiêu ?. Bài 32.8 trang 77 Sách bài tập [SBT] Vật lí 10 – Bài 32: Nội Năng Và Sự Biến Thiên Nội Năng
Người ta cung cấp cho chất khí đựng trong xi lanh một nhiệt lượng 100 J. Chất khí nở ra đẩy pit-tông lên và thực hiện một công là 70 J. Hỏi nội năng của khí biến thiên một lượng bằng bao nhiêu ?
Khí nhận nhiệt lượng và thực hiện công nên : Q > 0 và A < 0 :
ΔU = Q + A= 100-70 = 30 J