Bài 32. Nội năng và sự biến thiên nội năng

NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG

1. Nội năng

Các phân tử chuyển động không ngừng nên chúng có động năng. Động năng này phụ thuộc vào vận tốc của phân tử.

Ngoài động năng, giữa các phân tử có lực tương tác nên chúng có thế năng tương tác phân tử, gọi tắt là thế năng phân tử. Thế năng này phụ thuộc vào sự phân bố các phân tử.

Trong nhiệt động lực học, người ta gọi nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.

• Kí hiệu: \(U\)
• Đơn vị: J

2. Độ biến thiên nội năng

Độ biến thiên nội năng \(\Delta U\) của vật là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi của vật trong một quá trình.

3. Các cách làm thay đổi nội năng

Có hai cách làm biến đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt

a. Thực hiện công

• Khi thực hiện công để cọ xát miếng kim loại trên mặt bàn thì miếng kim loại nóng lên, nội năng của miếng kim loại đã thay đổi.
• Khi thực hiện công để ấn mạnh và nhanh pít-tông của xi-lanh chứa khí, thì thể tích khí trong xi-lanh giảm đồng thời nhiệt độ khí tăng lên, nội năng của khí đã thay đổi.

Các quá trình làm thay đổi nội năng như trên được gọi là quá trình thực hiện công.

Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác (ví dụ cơ năng) sang nội năng.

b. Truyền nhiệt

Có thể làm miếng kim loại hay khí nóng lên bằng cách truyền nhiệt cho chúng, khi đó nội năng của miếng kim loại hay khí cũng thay đổi.

Quá trình làm thay đổi nội năng không thực hiện công như trên gọi là quá trình truyền nhiệt.

Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.

Nhiệt lượng

Số đo độ biến thiên của nội năng trong quá trình truyền nhiệt gọi là nhiệt gọi là nhiệt lượng (còn gọi tắt là nhiệt)

\(\Delta U = Q\) 

Ta đã biết, nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiệt độ là

  \(Q=mc\Delta t\)

Trong đó: Q là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J)

                 m là khối lượng của vật (kg)

                 c là nhiệt dung riêng của chất (J/kgK)

                 ∆t là độ biến thiên nhiệt độ (^oC hoặc K)