Bài 26. Năng lượng nhiệt và nội năng

I. Một số tính chất của phân tử, nguyên tử

Vào những năm cuối thế kỉ thứ XIX, các nhà khoa học đã xác định được hai tính chất cơ bản sau đây của phân tử, nguyên tử:

1. Nhiệt độ của vật càng cao, chuyển động hỗn loạn của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật càng nhanh.

2. Giữa các phân tử, nguyên tử có lực hút và lực đẩy, gọi là lực tương tác phân tử, nguyên tử.

II. Khái niệm năng lượng nhiệt

Vì nhiệt độ của vật càng cao, chuyển động hỗn loạn của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật càng nhanh nên chuyển động này của các phân tử, nguyên tử được gọi là chuyển động nhiệt. Năng lượng mà vật có được nhờ chuyển động nhiệt được gọi là năng lượng nhiệt (gọi tắt là nhiệt năng).

Do mọi vật đều được cấu tạo từ các phân tử, nguyên tử chuyển động hỗn loạn không ngừng nên mọi vật đều có nhiệt năng. Khi làm tăng nhiệt độ của vật thì nhiệt năng của vật tăng và ngược lại.

III. Khái niệm nội năng

1. Động năng và thế năng của phân tử, nguyên tử

a) Động năng

Do phân tử, nguyên tử chuyển động hỗn loạn không ngừng nên chúng có động năng. Phân tử, nguyên tử chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

b) Thế năng

Thế năng là năng lượng mà vật có được nhờ tương tác với các vật khác. Ví dụ, mọi vật ở quanh Trái Đất đều tương tác với Trái Đất thông qua lực hấp dẫn nên đều có thế năng, gọi là thế năng hấp dẫn. Độ lớn của thế năng này phụ thuộc khoảng cách giữa vật và Trái Đất.

Tương tự như trên, các phân tử, nguyên tử tương tác với nhau thông qua lực tương tác phân tử, nguyên tử nên chúng cũng có thế năng, gọi là thế năng tương tác phân tử, nguyên tử (gọi tắt là thế năng phân tử, nguyên tử). Thế năng phân tử, nguyên tử có độ lớn phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử, nguyên tử.

2. Nội năng

Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật.

3. Sự tăng, giảm nội năng

Thả một quả cầu kim loại ở nhiệt độ trong phòng vào một cốc nước nóng (Hình 26.5) thì nhiệt độ của quả cầu tăng lên còn nhiệt độ của nước giảm đi. Nhiệt độ của quả cầu tăng lên vì đã nhận thêm được nhiệt năng từ nước nóng, còn nhiệt độ của nước nóng giảm đi do đã truyền bớt nhiệt năng cho quả cầu.