Bài 15: Năng lượng và công

Năng lượng là khả năng làm biến đổi về trạng thái hoặc thực hiện công, tác dụng lên một hệ vật chất.

Khi được truyền từ vật này sang vật khác bằng cách tác dụng lực thì phần năng lượng bằng công của lực tác dụng

a) Các dạng năng lượng khi xe chuyển động trên đường

- Động năng: do xe chạy trên đường.

- Nhiệt năng: do động cơ của xe tỏa ra.

- Năng lượng âm thanh: do động cơ khi hoạt động phát ra.

- Năng lượng ánh sáng: do đèn của xe phát ra.

- Điện năng: hệ thống điện trong xe hoạt động.

b) Các dạng năng lượng khi thuyền chuyển động trên mặt nước

- Động năng của động cơ thuyền khi chạy.

- Năng lượng âm thanh: thuyền chạy phát ra âm thanh nổ từ động cơ.

- Động năng của dòng nước chảy.

- Nhiệt năng của động cơ thuyền.

c) Các dạng năng lượng khi bánh được nướng trong lò

- Nhiệt năng của lò nướng tỏa ra.

- Điện năng của dòng điện giúp cho lò hoạt động.

- Năng lượng ánh sáng: hệ thống đèn trong lò.

d) Các dạng năng lượng khi đèn đang chiếu sáng

- Năng lượng ánh sáng do đèn phát ra.

- Nhiệt năng do đèn tỏa nhiệt ra môi trường.

- Điện năng của dòng điện giúp cho đèn hoạt động.

e) Các dạng năng lượng khi cây nảy mầm và lớn lên

- Năng lượng hóa học được cây hấp thụ từ môi trường đất chuyển hóa thành dinh dưỡng giúp cây sinh trưởng và phát triển.

- Năng lượng ánh sáng: cây hấp thụ năng lượng ánh sáng của mặt trời để quang hợp.

f) Các dạng năng lượng khi con người hoạt động tư duy

- Năng lượng hóa học từ thức ăn được cơ thể chuyển hóa thành năng lượng có ích giúp cho não bộ hoạt động.

- Động năng xuất hiện khi con người thực hiện các hoạt động: viết, gõ bàn phím…

1Cal là năng lượng tương đương 4,184J

Năng lượng của thỏi socola là: W = 280 cal = 280.4,184 J = 1171,52 J.

- Cách thức truyền năng lượng trong hình vẽ đều là truyền từ vật này sang vật khác.

+ Hình a: Truyền năng lượng ánh sáng

+ Hình b: Truyền nhiệt

+ Hình c: Truyền năng lượng thông qua tác dụng lực

+ Hình d: Truyền năng lượng điện từ

- Sự chuyển hóa năng lượng:

+ Hình a: Quang năng sang nhiệt năng

+ Hình b: Truyền nhiệt

+ Hình c: Nhiệt năng sang quang năng, nhiệt năng

+ Hình d: Điện năng thành năng lượng điện từ

- Hình 15.4: truyền năng lượng thông qua tác dụng lực (lực đẩy)

- Hình 15.5: truyền năng lượng thông qua tác dụng lực (hình a và b là lực đẩy, hình c là lực ma sát)

Không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu vì trái với định luật bảo toàn năng lượng (năng lượng không thể tự sinh ra hoặc mất đi mà chỉ chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác).

Động cơ hoạt động được là có cơ năng. Cơ năng này không thể tự sinh ra. Muốn có cơ năng này bắt buộc phải cung cấp cho máy một năng lượng ban đầu (dùng năng lượng của nước hay đốt than, củi, dầu,...).

Dụng cụ: hòn bi, máng cong

Tiến hành thí nghiệm: Đặt hòn bi ở một đầu của máng cong, rồi sau đó thả nhẹ. Quan sát chuyển động của hòn bi.

Sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng:

Ta chọn mốc thế năng là điểm thấp nhất ở lòng máng.

- Tại vị trí 1, hòn bi có độ cao xác định, khi ấy hòn bi có thế năng trọng trường. 

- Sau khi thả vật chuyển động, trong quá trình đó, thế năng trọng trường ban đầu của hòn bi đang dần chuyển hóa thành động năng cho hòn bi. Tại vị trí số 2, động năng của hòn bi đạt cực đại và thế năng của hòn bi bằng 0.

- Khi đó, hòn bi tiếp tục chuyển động đến vị trí thứ 3. Trong quá trình này, động năng của hòn bi giảm dần, độ cao của hòn bi thay đổi nên thế năng trọng trường của hòn bi thay đổi. Hay nói cách khác, động năng của hòn bi từ vị trí 2 dần chuyển thành thế năng ở vị trí thứ 3.

- Ngoài ra, trong quá trình chuyển động, giữa hòn bi và lòng máng xuất hiện ma sát lăn. Thế năng và động năng của hòn bi còn bị chuyển hóa một phần thành nhiệt năng.

Năng lượng được chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác và vẫn tuân theo định luật bảo toàn năng lượng.

Không thể coi lời kêu gọi tiết kiệm điện là để bảo toàn năng lượng. Vì:

+ Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng được coi là vô hạn nhưng năng lượng hóa thạch có thể bị cạn kiệt trong tương lai gần, nên chúng ta cần tiết kiệm năng lượng.

+ Khi sử dụng năng lượng hóa thạch còn thải ra môi trường nhiều chất thải độc hại gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu.

+ Dù ta sử dụng ít hay nhiều điện thì tổng năng lượng của Trái Đất cũng không thay đổi.

Cho nên tiết kiệm điện là hành động tiết kiệm năng lượng để có năng lượng sử dụng cho những việc cần và giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống.

- Mối quan hệ về hướng của lực tác dụng vào vật và độ dịch chuyển của vật: hướng của lực cùng với hướng của độ dịch chuyển.

- Sự thay đổi năng lượng của vật trong quá trình tác dụng lực: năng lượng không thay đổi mà chỉ truyền từ vật này sang vật khác, từ dạng này sang dạng khác.

a) Các lực tác dụng lên hệ người và ván trượt từ trên đồi cát là:

+ Trọng lực

+ Phản lực

+ Lực ma sát

b)

+ Công của trọng lực là công phát động

+ Công của lực ma sát là công cản

+ Phản lực không sinh công.