A.LÍ THUYẾT I. Nội năng. 1. Nội năng Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật : U = f(T, V) 2. Độ biến thiên nội năng. Là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình. II. Hai cách làm thay đổi nội năng. 1. Thực hiện công. Qúa trình ngoại lực tác dụng lên vật sinh công làm biến đổi nội năng của vật gọi là quá trình thực hiện công. Trong quá trình thực hiện công thì có sự chuyển hó từ một dạng năng lượng khác sang nội năng. Ví dụ: Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát 2. Truyền nhiệt. a) Quá trình truyền nhiệt. Quá trình làm thay đổi nội năng không có sự thực hiện công gọi là quá trình truyền nhiệt. Ví dụ: làm nóng miếng kim loại bằng cách nhúng vào nước nóng b) Nhiệt lượng. Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng. ∆U = Q Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc lỏng thu vào hay toả ra khi nhiệt độ thay đổi được tính theo công thức : Q = mct Trong đó: Q: nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra (J) m: khối lượng của chất (kg) C: nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K) : độ biến thiên nhiệt độ ( 0C hay K) B.BÀI TẬP DẠNG:BÀI TOÁN VỀ SỰ TRUYỀN NHIỆT GIỮA CÁC VẬT Phương pháp + Xác định nhiệt lượng toả ra và thu vào của các vật trong quá trình truyền nhiệt thông qua biểu thức: Q = mct +Viết phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu + Xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài toán. Lưu ý: + Nếu ta sử dụng biểu thức t = ts – tt thì Qtoả = – Qthu + Nếu ta chỉ xét về độ lớn của nhiệt lượng toả ra hay thu vào thì Qtoả = Qthu, trong trường hợp này, đối với vật thu nhiệt thì t = ts – tt còn đối với vật toả nhiệt thì t = tt – ts
Trong nhiệt động lực học, nội năng (U) của một hệ là năng lượng chứa trong hệ, không bao gồm động năng chuyển động của hệ và thế năng của hệ do trường lực bên ngoài. Nó chỉ tính đến việc tăng và giảm năng lượng của hệ xảy ra do thay đổi trạng thái bên trong.[1][2] Nói cách khác, nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn.
Ký hiệu thường gặp Liên hệ với các đại lượng khác Nội năng của hệ có thể bị thay đổi bằng sự truyền nhiệt hoặc bằng cách tác dụng công.[3] Quá trình này gọi là biến thiên nội năng. Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt: Δ U = Q {\displaystyle \Delta U=Q} Biểu thức tính nhiệt lượng: Q = m c Δ T {\displaystyle Q=mc\Delta T} Trong đó: Q: nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào m: khối lượng (kg) c: nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K) Δ T {\displaystyle \Delta T} : độ biến thiên nhiệt độ (K) Khi truyền vật chất bị ngăn cản bởi tường chứa không thấm, hệ được xem là hệ kín. Khi đó định luật I nhiệt động lực học cho rằng sự tăng nội năng bằng với tổng nhiệt được thêm vào cộng công tác đụng vào hệ bởi môi trường xung quanh. Nếu tường chứa không cho cả vật chất và năng lượng đi qua, hệ được xem là bị cô lập và nội năng không thể bị thay đổi. Định luật I nhiệt động lực học có thể được coi là xác lập sự tồn tại của nội năng. Nội năng là một trong hai hàm trạng thái cốt yếu của biến trạng thái của một hệ nhiệt động lực học. Nội năng U của một trạng thái được cho của hệ được xác định theo nội năng của trạng thái tiêu chuẩn của hệ, bằng cách cộng sự truyền năng lượng vĩ mô mà đi kèm với sự thay đổi trạng thái từ trạng thái tham chiếu đến trạng thái đã cho: Δ U = ∑ i E i {\displaystyle \Delta U=\sum _{i}E_{i}\,}với ΔU là chênh lệch giữa nội năng của trạng thái đã cho và trạng thái tham chiếu, và Ei là các loại năng lượng khác nhau được truyền vào hệ theo các bước từ trạng thái tham chiếu đến trạng thái đã cho. Nó là năng lượng cần có để tạo ra trạng thái đã cho từ trạng thái tham chiếu. Từ một quan điểm vi mô không tương đối, nó có thể được chia thành thế năng vi mô (tnvm), Utnvn, và động năng vi mô (dnvm), Udnvm, hợp thành: U = U t n v n + U d n v m {\displaystyle U=U_{\mathrm {tnvn} }+U_{\mathrm {dnvm} }}Thế năng vi mô của hệ có được bằng tổng chuyển động của toàn bộ hạt của hệ so với một trọng tâm, bất kể nó là chuyển động của nguyên tử, phân tử, nguyên tử hạt nhân, hạt electron, hay các hạt khác. Các thành phần số học cấu thành thế năng vi mô là các liên kết hạn hóa học và nguyên tử, và trường lực vật lý trong hệ, như là điện cảm ứng bên trong hoặc mô men lưỡng cực từ, cũng như năng lượng biến dạng của bật rắn (ứng suất-sức căng). Thường thì việc chia thành động năng và thế năng vi mô nằm ngoài phạm vi nhiệt động lực học vĩ mô.
|