Giải SGK Vật lí 12 Cánh diều Bài 2. Định luật I của nhiệt động lực học có đáp án

Phần năng lượng nhận thêm làm cho các phân tử chất cấu tạo nên lưỡi dao chuyển động nhanh hơn, tốc độ phân tử tăng, động năng phân tử tăng, năng lượng các phân tử sẽ tăng lên.

Nội năng là tổng động năng và thế năng phân tử.

Động năng phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử, nhiệt độ càng cao thì tốc độ chuyển động càng tăng, dẫn đến động năng tăng.

Thế năng phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử, thể tích thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử thay đổi dẫn đến thế năng phân tử thay đổi.

Suy ra nội năng của vật phụ thuộc vào động năng và thế năng phân tử hay nói cách khác là phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích vật.

Khi khí bị nén thì khoảng cách giữa các phân tử khí giảm, do đó thế năng tương tác phân tử giảm, dẫn đến nội năng của lượng khí đó giảm. Tuy nhiên trong điều kiện nén khí từ từ, không làm nóng khối khí, trong trường hợp nén nhanh sinh ra ma sát làm nóng khối khí thì nội năng sẽ tăng vì khi nén nhanh khối khí bị nóng lên, các phân tử khí chuyển động nhanh hơn, động năng phân tử tăng.

Ví dụ về quá trình thực hiện công làm thay đổi nội năng của vật:

- Bơm xe đạp, sau một thời gian ngắn ống bơm sẽ nóng lên

Ví dụ về quá trình truyền nhiệt làm thay đổi nội năng của vật:

- Thợ rèn nung nóng thanh sắt

a) Khí nhận nhiệt lượng Q > 0, nhận công A > 0

Độ tăng nội năng ΔU = A + Q = 500 + 250 = 750 kJ.

b) Khí nhận nhiệt lượng Q > 0, thực hiện công A < 0

Độ tăng nội năng ΔU = A + Q = –100 + 250 = 150 kJ.

Khi búa được đưa lên cao, đập xuống miếng sắt, năng lượng (cơ năng) của búa đã truyền cho miếng sắt, làm cho miếng sắt biến dạng, các phân tử cấu tạo nên miếng sắt bị xô lệch vị trí sắp xếp ban đầu, cứ đập lên tục các phân tử nhận được năng lượng càng nhiều, chúng va chạm với nhau, động năng tăng lên làm cho nội năng của miếng sắt tăng lên, khi đó miếng sắt sẽ nóng lên.