Giải bài tập Vật lý 8 Bài 21: Nhiệt năng

NHIỆT NĂNG
A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
Nhiệt nãng : Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Các cách làm thay đổi nhiệt năng : Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách : thực hiện công hoặc truyền nhiệt.
Nhiệt lượng : Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay .mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt. Đơn vị của nhiệt năng và nhiệt lượng là Jun (J).
Lưu ỷ :
Khái niệm nhiệt năng đưa ra là rất trừu tượng. Song ta có thể hình dung rằng, khi một vật chuyển động thì có động năng, vật ở trên cao so với mặt đất thì có thế năng là do tương tác giữa vật với Trái Đất. Từ kiến thức đã học về cấu tạo chất cho thấy, dù vật chuyển động hay đứng yên thì bên trong vật các phân tử cấu tạo nên vật vẫn chuyển động hỗn độn không ngừng. Do đó, các phân tử cũng có động năng gọi là động nãng phân tử. Tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật làm cho vật có năng lượng, năng lượng này gọi là nhiệt năng của vật.
Về hai cách làm thay đổi nhiệt năng : Đối với cách thực hiện công, HS được nhìn thấy chuyển động cơ học là nguyên nhân làm vật tăng nhiệt độ. Còn cách truyền nhiệt thì HS không nhìn thấy một cách trực tiếp các phân tử chuyển động nhanh lên mà vẫn thấy vật nóng lên, HS cũng không đo trực tiếp nhiệt năng mà chỉ có thể đo nhiệt độ và muốn biết nhiệt năng có thay đổi hay không thì phải thông qua đại lượng trung gian là nhiệt độ. Song để hiểu kĩ hơn vấn đề này HS có thể hình dung như sau : khi nhiệt độ của vật tãng, thì vận tốc của các phân tử tăng, động năng phân tử tăng. Do đó khi nhiệt độ của vật tăng thì nhiệt năng của vật tăng và ngược lại.
Thực hiện công và truyền nhiệt là các hình thức truyền năng lượng khác nhau. Thực hiện công là hình thức truyền năng lượng giữa các vật thể vĩ mô, gắn với sự chuyển dời có hướng của vật thể, còn truyền nhiệt là hình thức truyền năng lượng giữa các nguyên tử, phân tử. Thực hiện công có thể làm tăng một dạng năng lượng bất kì, nhưng truyền nhiệt chỉ có thể làm tăng nội năng, sau đó nội năng mới chuyển hoá thành các dạng nãng lượng khác.
Công là số đo cơ năng được truyền đi, còn nhiệt lượng là số đo nhiệt năng được truyền đi. Vì đều là các số đo năng lượng truyền đi nên công và nhiệt lượng có cùng thứ I.guyên và cùng đơn vị. Cũng vì công và nhiệt lượng chỉ là các số đo năng lượng truyền đi, nên công và nhiệt lượng chỉ xuất hiện khi có quá trình truyền năng lượng, còn nếu không có quá trình truyền năng lượng thì chẳng có gì để nói tới công và nhiệt lượng.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRONG SGK VÀ SBT
C1 và C2. Tuỳ theo từng HS có thể đứa ra các phương án khác nhau.
C3. Nhiệt năng của miếng đồng giảm, của nước tăng. Đây là sự truyền nhiệt.
C4, Từ cơ năng sang nhiệt nãng. Đây là sự thực hiện công.
C5. Một phần cơ năng đã biến thành nhiệt năng của không khí gần quả bóng, của quả bóng và mặt sàn.
c.	21.2. B.
Động năng, thế năng, nhiệt năng.
Khi đun nước có sự truyền nhiệt từ ngọn lửa sang nước. Khi hơi nước giãn nở làm bật nút ống nghiệm thì có sự thực hiện công.
21.5*. Mực thuỷ ngân trong nhiệt kế tụt xuống vì không khí phì ra từ quả bóng thực hiện công, một phần nhiệt năng của nó chuyển hoá thành cơ năng.
21.6*. Không khí bị nén trong chai thực hiện công làm bật nút ra. Một phần nhiệt năng của không khí đã chuyển hoá thành cơ năng nên không khí lạnh đi. Vì không khí có chứa hơi nước nên khi gặp lạnh, hơi nước ngưng tụ thành các hạt nước nhỏ li ti tạo thành sương mù.
B.	21.8. c.	21.9. D.	21.10. D.
c.	21.12. B.	21.13. c.
21.14*. Nhiệt năng của khí trong nửa ống bên phải đã thay đổi bằng các quá trình :
Truyền nhiệt khi được đốt nóng.
Thực hiện công khi giãn nở đẩy giọt thuỷ ngân chuyển dời.
21.15*. a) Truyền nhiệt.
Thực hiện công.
Nhiệt năng của nước không thay đổi vì nhiệt độ của nước không đổi. Nhiệt lượng do bếp cung cấp được dùng để biến nước thành hơi nước.
- Giống nhau : Nhiệt năng đều tăng.
Khác nhau : Khi nấu nhiệt năng tăng do truyền nhiệt, còn khi xát nhiệt năng tăng do thực hiện' công.
21.17*. - Giống nhau : Đều có thể làm tăng hoặc giảm nhiệt năng.
- Khác nhau : Trong sự truyền nhiệt không có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác, còn trong sự thực hiện công thì có sự chuyển hoá từ cơ năng sang nhiệt năng và ngược lại.
Nếu nói : "Một giọt nước ở nhiệt độ 60°C có nhiệt năng lớn hơn nước trong một cốc nước ở nhiệt độ 30°C" là sai. Vì nhiệt năng của vật không những phụ thuộc nhiệt, độ mà còn phụ thuộc số phân tử cấu tạo nên vật đó, nghĩa là còn phụ thuộc khối lượng của vật.
Phải nói : "Một giọt nước ở nhiệt độ 60°C có nhiệt năng lớn hơn một giọt nước có cùng khối lượng lấy từ cốc nước ở nhiệt độ 30°C".
Nhiệt độ của giọt thuỷ ngân tăng do thuỷ ngân ma sát với thuỷ tinh. Đó là sự tăng nhiệt năng do nhận được công.
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
21a. Nếu nung nóng một thỏi sắt rồi thả vào cốc nước lạnh. Hỏi nhiệt năng của thỏi sắt v^của nước trong cốc thay đổi như thê' nào ? Nguyên nhân của sự thay đổi đó là gì ?
21b. Tại sao khi đóng đinh, nếu dùng búa đập nhiều lần vào đầu đinh thì đinh nóng lên ?
21c. Có hai cốc nước đựng hai lượng nước như nhau nhưng có nhiệt độ khác nhau : một cốc nước lạnh và một cốc nước nóng.
Hỏi cốc nước nào có nhiệt năng lớn hơn ? Vì sao ?
Nếu trộn hai cốc nước với nhau, nhiệt năng của'chúng thay đổi thế nào ?