Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng

Bài 32 NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa nội năng trong nghiệt động lực học. - Chứng minh được nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích. - Nêu được các ví dụ cụ thể về thực hiện công và truyền nhiệt. - Viết được công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra, nêu được tên và đơn vị của các đại lượng có mặt trong công thức. 2. Kĩ năng: - Giải thích được một cách định tính một số hiện tượng đơn giản về thay đổi nội năng. - Vận dụng được công thức tính nhiệt lượng để giải các bài tập trong sách giáo khoa và bài tập. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Thí nghiệm các hình 32.1a và 32.1c. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức ở lớp 8. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 55 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu về nội năng (15 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Năng lượng vật có được do chuyển động gọi là gì? - Năng lượng vật có được do lực tương tác giữa các vật gọi là gì? - Các phân tử bên trong vật chất cũng chuyển động hỗn độn và có lực tương tác lẫn nhau nên phân tử cũng có năng lượng. Năng lượng này bao gồm những đại lượng nào? - Năng lượng này gọi là nội năng. Năng lượng bên trong vật chất. - Khi nhiệt độ của vật thay đổi thì nội năng có thay đổi không? Tại sao? - Khi thể tích của vật thay đổi thì nội năng có thay đổi không? Tại sao? - Vậy nội năng của một vật phụ thuộc vào các đại lượng nào? - Trong nhiệt động lực học người ta không quan tâm đến nội năng của vật mà quan tâm đến độ biến thiên nội năng của vật. - Động năng. - Thế năng. - Bao gồm động năng của chuyển động hỗn độn của các phân tử cấu tạo nên vật và thế năng tương tác giữa chúng. - Ghi nhận. - Nội năng của vật thay đổi, vì nhiệt độ thay đổi thì vận tốc chuyển động các phân tử thay đổi nên động năng của các phân tử thay đổi, nghĩa là nội năng thay đổi. - Nội năng của vật thay đổi, vì khi thể tích thay đổi thì khoảng cácg giữa các phân tử thay đổi, lực tương tác giữa các phân tử thay đổi dẫn đến thế năng tương tác giữa các phân tử thay đổi. - Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật - Ghi nhận. I. Nội năng 1. Nội nặng: - Nội năng của một vật là dạng năng lượng bao gồm động năng của chuyển động hỗn độn của các phân tử cấu tạo nên vật và thế năng tương tác giữa chúng, kí hiệu là U có đơn vị là Jun (J). - Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật, ta có thể viết: U = f(T, V) 2. Độ biến thiên nội năng: Độ biến thiên nội năng của một vật là phần năng lượng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình, kí hiệu là DU. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu các cách làm thay đổi nội năng (25 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Khi cọ xát miếng kim loại trên mặt bàn thì miếng kim loại nóng lên. Nội năng của vật đã thay đổi. - Khi thực hiện công để ấn pittông của xilanh chứa khí, thì thể tích khí trong xilanh giảm xuống đồng thời nóng lên. Nội năng của khí đã thay đổi. - Các quá trình làm thay đổi nội năng ở trên đều có liện quan đến sự chuyển dời của vật khác tác dụng lên vật đang xét gọi là quá trình gì? - Thả miếng kim loại vào cốc nước nóng, ta thấy miếng kim loại như thế nào? - Nội năng của miếng kim loại như thế nào? - Đó là nội năng của phân tử chất này truyền sang chất khác hay được gọi là sự truyền nhiệt. - Vậy quá trình truyền nhiệt là gì? - Qua thí nghiệm trên ta đưa đến một khái niệm mới đó là nhiệt lượng. Vậy nhiệt lượng là gì? - Ghi nhận. - Ghi nhận. - Quá trình thực hiện công. - Nóng lên. - Thay đổi. - Ghi nhận. - Các quá trình làm thay đổi nội năng không bằng cách thực hiện thực hiện công gọi là sự truyền nhiệt. - Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng II. Các cách làm thay đổi nội năng 1. Thực hiện công: - Nội năng của một vật có thể làm thay đổi bằng thực hiện công. - Các quá trình làm thay đổi nội năng có liên quan đến sự chuyển dời của vật khác tác dụng lên lực lên vật đang xét. - Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa cơ năng sang nội năng. 2. Truyền nhiệt: Nội năng của một vật có thể làm thay đổi bằng truyền nhiệt. a. Quá trình truyền nhiệt: - Các quá trình làm thay đổi nội năng không bằng cách thực hiện thực hiện công gọi là sự truyền nhiệt. - Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác. b. Nhiệt lượng: - Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng: Q = DU - Khi nhiệt độ của vật thay đổi, nhiệt lượng của vật nhận được (hay mất đi) được tính bằng công thức: Q = mcDt Q: nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J) m : Khối lượng của vật (kg) c: nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K) Dt: là độ biến thiên nhiệt độ (0C ) 3. Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Làm bài tập 7 SGK – trang 173? 2. Về nhà làm bài tập 8 SGK – trang 173. 1. Bài tập 7 SGK – trang 173. - Khi thả miếng sắt vào bình, miếng sắt tỏa nhiệt, cả bình và nước đều thu nhiệt. Gọi t là nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt. - Nhiệt lượng do miếng sắt tỏa ra: Q1 = m1c1(t1 – t) - Nhiệt lượng do bình nhôm thu vào: Q2 = m2c2(t – t2) - Nhiệt lượng do nước thu vào: Q3 = m3c3(t – t2) - Phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2 + Q3 ® t = 24,80C 2. Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: