Bài tập Nội năng. Định luật 1 của nhiệt động lực học lớp 12 (có lời giải)
30 câu hỏi
PHẦN I. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM NHIỀU ĐÁP ÁN LỰA CHỌN
Phát biểu nào sau đây về nội năng là không đúng?
Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
Nội năng của một vật có thể bị biến đổi bằng quá trình truyền nhiệt hoặc thực hiện công.
Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt được gọi là công.
Đáp án đúng là D
Độ biến thiên nội năng ΔU = A + Q.
Phát biểu nào sau đây về nhiệt lượng là không đúng?
Một vật lúc nào cũng có nội năng do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng.
Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng.
Nhiệt lượng không phải là nội năng.
Nhiệt lượng là phần nội năng vật tăng thêm hoặc giảm đi khi nhận được từ vật khác hoặc truyền cho vật khác.
Đáp án đúng là A
Một vật lúc nào cũng có nội năng nhưng chưa chắc đã có nhiệt lượng.
Nội năng của một vật
phụ thuộc vào động năng của chuyển động của vật.
phụ thuộc vào động năng chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật.
bằng không khi vật ở thể rắn.
tăng khi vật chuyển động.
Giải
Đáp án đúng là B
Nội năng của một vật phụ thuộc vào động năng chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật.
Phát biểu nào sau đây là đúng?
Độ biến thiên nội năng của một vật là độ biến thiên nhiệt độ của vật đó.
Nội năng được gọi là nhiệt lượng.
Nội năng là phần năng lượng vật nhận được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt.
Có thể làm thay đổi nội năng của vật bằng cách thực hiện công.
Đáp án đúng là D
Có hai cách làm thay đổi nội năng đó là thực hiện công hoặc truyền nhiệt.
Phát biểu nào sau đây là đúng?
Nội năng là một dạng năng lượng.
Nội năng là một dạng nhiệt lượng.
Nội năng của vật A lớn hơn nội năng của vật B thì nhiệt độ của vật A cũng lớn hơn nhiệt độ của vật B.
Nội năng của vật chỉ thay đổi trong quá trình truyền nhiệt, không thay đổi trong quá trình thực hiện công.
Đáp án đúng là A
Nội năng là một dạng năng lượng.
Khi so sánh nhiệt độ của các vật không thể so sánh gián tiếp thông qua nội năng.
Nội năng thay đổi thông qua một trong hai quá trình hoặc cả hai đó là thực hiện công và truyền nhiệt.
Trường hợp nào dưới đây làm biến đổi nội năng không do thực hiện công?
Đun nóng nước.
Một viên bi bằng thép rơi xuống đất mềm.
Cọ xát hai vật với nhau.
Nén khí trong xilanh.
Đáp án đúng là A
Đun nóng nước là quá trình thay đổi nội năng bằng cách truyền nhiệt.
Cách nào sau đây không làm thay đổi nội năng của vật?
Làm lạnh vật.
Đưa vật lên cao.
Đốt nóng vật.
Cọ xát vật với mặt bàn.
Đáp án đúng là B
A, C làm thay đổi nội năng bằng cách truyền nhiệt
D làm thay đổi nội năng bằng cách thực hiện công.
Biểu thức mô tả đúng quá trình chất khí vừa nhận nhiệt lượng, vừa nhận công là:
\(\Delta U = A + Q(A > 0,Q < 0).\)
\(\Delta U = A + Q(A < 0,Q > 0).\)
\(\Delta U = A + Q(A > 0,Q > 0).\)
\(\Delta U = Q(Q > 0).\)
Đáp án đúng là C
Q > 0 vật nhận nhiệt lượng, A > 0 vật nhận công.
Nếu tăng nhiệt độ của một hệ mà không làm thay đổi thể tích của nó thì nội năng của nó
tăng.
giảm.
ban đầu tăng, sau đó giảm.
luôn không đổi.
Đáp án đúng là A
Tăng nhiệt độ làm cho chuyển động của các phân tử hệ nhanh hơn, va chạm nhiều hơn, động năng phân tử tăng lên, dẫn đến nội năng tăng.
Nếu làm tăng thể tích của một lượng khí và giữ cho nhiệt độ của lượng khí không đổi thì nội năng của nó
tăng
giảm.
ban đầu tăng, sau đó giảm.
luôn không đổi.
Đáp án đúng là B
Tăng thể tích làm cho khoảng cách giữa các phân tử thay đổi, thế năng phân tử giảm, nội năng giảm.
PHẦN II. CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM ĐÚNG – SAI
Xét các phát biểu về nội năng của một vật.
Nội năng của một vật là tổng động năng chuyển động nhiệt và thế năng tương tác giữa các phân tử cấu tạo nên vật.
Nội năng của vật chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật.
Khi nhiệt độ của vật tăng thì nội năng của vật thường tăng.
Hai vật có cùng nhiệt độ luôn có cùng nội năng.
a) Đ b) S c) Đ d) S
Giải thích
a) Đúng. Theo định nghĩa, nội năng gồm động năng chuyển động nhiệt của các phân tử và thế năng tương tác giữa chúng.
b) Sai. Nội năng còn phụ thuộc vào khối lượng, trạng thái và bản chất của chất.
c) Đúng. Nhiệt độ tăng làm động năng trung bình của các phân tử tăng, nên nội năng thường tăng.
d) Sai. Hai vật có thể cùng nhiệt độ nhưng khác khối lượng hoặc khác chất nên nội năng khác nhau.
Xét các cách làm thay đổi nội năng.
Nội năng của vật có thể thay đổi bằng cách truyền nhiệt.
Nội năng của vật có thể thay đổi khi vật thực hiện công hoặc nhận công.
Chỉ có truyền nhiệt mới làm thay đổi nội năng.
Cọ xát hai bàn tay vào nhau làm nội năng của bàn tay tăng.
a) Đ b) Đ c) S d) Đ
Giải thích
a) Đúng. Truyền nhiệt là một trong hai cách làm thay đổi nội năng.
b) Đúng. Thực hiện công cũng làm thay đổi nội năng.
c) Sai. Ngoài truyền nhiệt còn có thực hiện công.
d) Đúng. Công của lực ma sát chuyển hóa thành nội năng.
Một xi lanh chứa khí được nén từ từ.
Ngoại lực thực hiện công lên khối khí.
Nội năng của khối khí có thể tăng ngay cả khi không truyền nhiệt.
Nếu xi lanh cách nhiệt hoàn toàn thì nội năng của khí vẫn có thể tăng.
Trong quá trình nén khí, khí luôn tỏa nhiệt ra môi trường.
a) Đ b) Đ c) Đ d) S
Giải thích
a) Đúng. Pít-tông nén khí nên ngoại lực thực hiện công lên khí.
b) Đúng. Công làm tăng nội năng.
c) Đúng. Trường hợp nén đoạn nhiệt, nội năng tăng hoàn toàn do công.
d) Sai. Nếu cách nhiệt thì không có trao đổi nhiệt.
Một lượng khí nóng được để nguội trong bình kín.
Khí truyền nhiệt cho môi trường.
Nội năng của khí giảm.
Khí đã nhận công từ môi trường.
Động năng chuyển động nhiệt trung bình của các phân tử giảm.
a) Đ b) Đ c) S d) Đ
Giải thích
a) Đúng. Nhiệt truyền từ nơi nóng sang nơi lạnh.
b) Đúng. Khí mất nhiệt nên nội năng giảm.
c) Sai. Sự thay đổi nội năng chủ yếu do truyền nhiệt.
d) Đúng. Nhiệt độ giảm nên động năng trung bình giảm.
Xét nhiệt lượng và công.
Công và nhiệt lượng đều là hai cách truyền năng lượng.
Nhiệt lượng là phần nội năng mà vật có sẵn.
Đơn vị của công và nhiệt lượng đều là jun (J).
Một vật có thể đồng thời nhận công và truyền nhiệt.
a) Đ b) S c) Đ d) Đ
Giải thích
a) Đúng. Cả hai đều làm thay đổi nội năng.
b) Sai. Nhiệt lượng là năng lượng truyền do chênh lệch nhiệt độ, không phải năng lượng chứa trong vật.
c) Đúng. Đơn vị SI là J.
d) Đúng. Hai quá trình có thể xảy ra đồng thời.
Theo quy ước dấu của định luật I nhiệt động lực học trong chương trình THPT.
Vật nhận nhiệt thì \(Q > 0\).
Vật tỏa nhiệt thì \(Q < 0\).
Vật nhận công thì \(A > 0\).
Vật thực hiện công thì \(A < 0\).
a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Đúng.
Giải thích
Đây là quy ước dấu được sử dụng trong chương trình phổ thông:
Nhận nhiệt ⇒ \(Q > 0\)
Tỏa nhiệt ⇒ \(Q < 0\)
Nhận công ⇒ \(A > 0\)
Thực hiện công ⇒ \(A < 0\)
Học sinh cần thống nhất quy ước này khi giải bài tập.
Một khối khí nhận nhiệt lượng 250 J, đồng thời thực hiện công 100 J lên môi trường.
Khí nhận nhiệt từ môi trường.
Công của khí theo quy ước có giá trị âm.
Nội năng của khí tăng thêm 150 J.
Nếu khí thực hiện công lớn hơn nhiệt lượng nhận được thì nội năng vẫn tăng.
a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.
Giải thích
Theo định luật I: \({\rm{\Delta }}U = Q + A\)
Ở đây:
\(Q = 250J,\;A = - 100J\)
\({\rm{\Delta }}U = 250 - 100 = 150J\)
Nếu công lớn hơn nhiệt lượng nhận được thì nội năng sẽ giảm.
Xét hiện tượng bơm xe đạp.
Không khí trong bơm nóng lên do được nhận công.
Nội năng của không khí tăng.
Nếu bơm rất nhanh thì thân bơm cũng nóng lên do ma sát và trao đổi nhiệt.
Không khí nóng lên chỉ vì nhận nhiệt từ môi trường.
a) Đ b) Đ c) Đ d) S
Giải thích
a) Đúng. Pít-tông nén khí.
b) Đúng.
c) Đúng. Ngoài công nén còn có ma sát.
d) Sai. Nguyên nhân chính là nhận công.
Một học sinh phát biểu về định luật I nhiệt động lực học.
Định luật I thể hiện sự bảo toàn năng lượng trong các quá trình nhiệt.
Nội năng của hệ chỉ thay đổi khi có truyền nhiệt.
Nếu hệ không nhận nhiệt và cũng không nhận công thì nội năng không đổi.
Định luật I áp dụng được cho cả quá trình nhận công và truyền nhiệt đồng thời.
a) Đ b) S c) Đ d) Đ
Giải thích
a) Đúng.
b) Sai. Nội năng còn thay đổi do công.
c) Đúng. \(Q = 0,\;A = 0 \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = 0\)
d) Đúng.
Một khối khí nhận công 300 J đồng thời tỏa nhiệt 120 J.
Theo quy ước dấu: \(A = 300J\).
Theo quy ước dấu: \(Q = - 120J\).
Nội năng của khí tăng 180 J.
Nếu nhiệt lượng tỏa ra bằng đúng công nhận được thì nội năng không đổi.
a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Đúng
Giải thích
Áp dụng: \({\rm{\Delta }}U = Q + A\)
Ta có
\(A = 300J,\;Q = - 120J\)
\({\rm{\Delta }}U = 300 - 120 = 180J\)
Nếu \(Q = - A\) thì \({\rm{\Delta }}U = 0\)
Nội năng không thay đổi.
PHẦN III. CÂU HỎI TRẢ LỜI NGẮN
Hoàn thành phát biểu sau:
"Nội năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách là __________ và __________."
Đáp án: Truyền nhiệt; thực hiện công.
Giải thích
Theo chương trình Vật lí 12, chỉ có hai cách làm thay đổi nội năng:
truyền nhiệt;
thực hiện công.
Một khối khí nhận nhiệt lượng 420 J, đồng thời nhận công 180 J. Độ biến thiên nội năng của khối khí bằng bao nhiêu?
Đáp án: 600
Giải thích
Theo định luật I:\({\rm{\Delta }}U = Q + A\)
Vì \(Q = 420J,\;A = 180J\) nên \({\rm{\Delta }}U = 420 + 180 = 600J.\)
Nội năng tăng 600 J.
Một lượng khí tỏa nhiệt 260 J và được nén, ngoại lực thực hiện công 350 J lên khí.
Độ biến thiên nội năng của khí bằng bao nhiêu?
Đáp án: 90
Giải thích
Theo quy ước:
\(Q = - 260J\)
\(A = + 350J\)
Áp dụng:
\({\rm{\Delta }}U = Q + A\)
\({\rm{\Delta }}U = - 260 + 350 = 90J.\)
Nội năng tăng 90 J.
Một động cơ làm việc khiến khối khí nhận nhiệt lượng 800 J, sau đó thực hiện công 520 J. Nội năng của khí thay đổi bao nhiêu J?
Đáp án: 280
Giải thích
Khí thực hiện công nên \(A = - 520J\)
Do đó \({\rm{\Delta }}U = 800 - 520 = 280J.\)
Một lượng khí có nội năng ban đầu 2500 J. Sau một quá trình, khí tỏa nhiệt 400 J và nhận công 650 J. Nội năng cuối cùng của khí bằng bao nhiêu J?
Đáp án: 2750
Giải thích
Độ biến thiên nội năng: \({\rm{\Delta }}U = - 400 + 650 = 250J.\)
Vậy \({U_2} = 2500 + 250 = 2750J.\)
Một lượng khí nhận nhiệt 500 J. Nếu nội năng của khí chỉ tăng 120 J thì khí đã thực hiện công bằng bao nhiêu J?
Đáp án: 380
Giải thích
Theo định luật I \({\rm{\Delta }}U = Q + A\)
Thay số
\(120 = 500 + A\)
\(A = - 380J.\)
Dấu âm cho biết khí thực hiện công.
Độ lớn công: \(380J.\)
Một khối khí có nội năng giảm 240 J. Biết khí nhận công 160 J. Nhiệt lượng khí đã trao đổi với môi trường bằng bao nhiêu?
Đáp án: -400 J (Hoặc: Khí tỏa nhiệt 400 J.)
Giải thích
Ta có
\({\rm{\Delta }}U = - 240J\)
\(A = 160J\)
Áp dụng
\({\rm{\Delta }}U = Q + A\)
\( - 240 = Q + 160\)
\(Q = - 400J.\)
Khí tỏa nhiệt 400 J.
Một hệ nhận nhiệt lượng 2,4 kJ và đồng thời thực hiện công 1,1 kJ. Độ biến thiên nội năng của hệ bằng bao nhiêu kilôjun?
Đáp án: 1,3
Giải thích
Theo quy ước
\(Q = 2,4kJ\)
\(A = - 1,1kJ\)
\({\rm{\Delta }}U = 2,4 - 1,1 = 1,3kJ.\)
Một xi lanh chứa khí được nén.
Trong quá trình đó:
Nội năng tăng 520 J.
Khí không trao đổi nhiệt với môi trường.
Ngoại lực đã thực hiện công lên khí bằng bao nhiêu J?
Đáp án: 520
Giải thích
Không trao đổi nhiệt: \(Q = 0\)
Định luật I: \({\rm{\Delta }}U = A\)
Do \({\rm{\Delta }}U = 520J\) nên \(A = 520J.\)
Đây là quá trình đoạn nhiệt.
Một lượng khí trải qua hai giai đoạn liên tiếp.
Giai đoạn 1:
nhận nhiệt 300 J;
nhận công 100 J.
Giai đoạn 2:
tỏa nhiệt 250 J;
thực hiện công 180 J.
Độ biến thiên nội năng của khí sau cả hai giai đoạn bằng bao nhiêu J?
Đáp án: -30
Giải thích
Giai đoạn 1: \({\rm{\Delta }}{U_1} = 300 + 100 = 400J.\)
Giai đoạn 2:
\(Q = - 250J\)
\(A = - 180J\)
\({\rm{\Delta }}{U_2} = - 250 - 180 = - 430J.\)
Toàn quá trình \({\rm{\Delta }}U = 400 - 430 = - 30J.\)
Nội năng của khí giảm 30 J.
