Ô tô khi đóng kín cửa để ngoài trời nắng nóng (Hình 3.1), nhiệt độ không khí trong xe tăng rất cao so với nhiệt độ bên ngoài, làm giảm tuổi thọ của các thiết bị bên trong xe. Nguyên nhân nào gây ra sự tăng nhiệt độ này?
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Khi nhiệt độ bên ngoài cao, nhiệt năng truyền từ bên ngoài vào trong xe, làm nóng các thiết bị trên xe, dẫn đến không khí bên trong xe cũng tăng cao. Khối khí bên trong xe nhận được nhiệt lượng nên nội năng tăng, dẫn đến động năng phân tử tăng lên, các phân tử dao động nhiệt mạnh hơn, nhiệt độ tăng cao hơn.
Câu 2
1 điểm
Chứng tỏ nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
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.
Câu 3
1 điểm
Vận dụng mô hình động học phân tử, hãy giải thích hiện tượng chiếc nút bị đẩy bật ra khỏi ống (Hình 3.2b).
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Sau một thời gian ngắn bị đốt nóng, chiếc nút đậy bị đẩy bật ra khỏi ống nghiệm. Khi bị đốt nóng, không khí trong ống nghiệm bị nóng lên, nhiệt độ khối khí tăng lên, nội năng khí tăng. Theo mô hình động học phân tử, khi nhiệt độ khối khí tăng, các phân tử khí chuyển động nhiệt nhanh hơn nên va chạm với thành ống nghiệm nhiều hơn và mạnh hơn làm áp suất khí trong ống tăng lên. Đến một nhiệt độ nào đó, áp suất này tạo ra lực đẩy đủ lớn làm bật nút đậy ra khỏi ống nghiệm.
Câu 4
1 điểm
Việc thay đổi lượng không khí chứa trong ống nghiệm có ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm không? Nếu có thì ảnh hưởng như thế nào?
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Việc thay đổi lượng không khí chứa trong ống nghiệm không đáng kể thì về cơ bản sẽ không ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm, nó chỉ làm nhanh hoặc làm chậm quá trình giãn nở không khí bên trong ống nghiệm. Tuy nhiên nếu lượng không khí quá ít thì kết quả thí nghiệm sẽ bị ảnh hưởng, nút đậy sẽ không bật ra.
- Nếu lượng không khí bên trong nhiều thì khối khí sẽ bị giãn nở nhiều hơn và làm bật nút đậy nhanh hơn.
- Nếu lượng không khí ít thì khối khí bị giãn nở ít hơn, quá trình làm bật nút đậy chậm hơn.
Câu 5
1 điểm
Dựa vào mô hình động học phân tử, hãy giải thích hiện tượng quả bóng bàn bị móp (nhưng chưa bị thủng) khi thả vào cốc nước nóng sẽ phồng trở lại (Hình 3.3).
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Khi thả vào cốc nước nóng, khối khí bên trong quả bóng nhận được nhiệt lượng từ nước nóng, nội năng khối khí tăng lên, thể tích khí tăng lên gây ra lực từ bên trong tác dụng lên vỏ quả bóng làm cho nó phồng trở lại.
Câu 6
1 điểm
Có những cách nào làm thay đổi nội năng của một vật (hoặc hệ vật)? Cho ví dụ minh họa.
Xét trường hợp đun một ấm nước, nhiệt lượng cần cung cấp cho nước sẽ thay đổi như thế nào nếu khối lượng của nước càng lớn và độ tăng nhiệt độ của nước càng lớn?
Một người thợ rèn nhúng một con dao rựa bằng thép có khối lượng 1,1 kg ở nhiệt độ 850 °C vào trong bể nước lạnh để làm tăng độ cứng của lưỡi dao. Nước trong bể có thể tích 200 lít và có nhiệt độ bằng với nhiệt độ ngoài trời là 27 °C. Xác định nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt cho thành bể và môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của thép là 460 J/kg.K; của nước là 4 180 J/kg.K.
Hình 3.6 mô tả cách tạo lửa bằng ma sát trong tình huống nguy cấp của con người (như cần sưởi ấm trong thời tiết lạnh, nấu chín thức ăn,... khi không có bật lửa. Hãy giải thích cách tạo ra lửa trong tình huống này.
Xét khối khí như trong Hình 3.4, nếu ta vừa dùng tay ấn mạnh và nhanh pit-tông, vừa nung nóng khí bằng ngọn lửa đèn cồn thì nội năng của khí biến thiên như thế nào so với trường hợp không nung nóng? Vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng, viết biểu thức liên hệ độ biến thiên nội năng của khối khí với công và nhiệt lượng mà khí nhận được.
Giả sử cung cấp cho vật một công là 200 J nhưng nhiệt lượng bị thất thoát ra môi trường bên ngoài là 120 J. Hỏi nội năng của vật tăng hay giảm bao nhiêu?
Hãy giải thích nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt độ trong ô tô ở Hình 3.1. Người ta thường sử dụng biện pháp đơn giản nào để hạn chế sự tăng nhiệt độ không khí trong ô tô trong trường hợp này?
Một người cọ xát một miếng sắt dẹt có khối lượng 150 g trên một tấm đá mài. Sau một khoảng thời gian, miếng sắt nóng thêm 12 °C, Tính công mà người này đã thực hiện, giả sử rằng 40% công đó được dùng để làm nóng miếng sắt. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/kg.K.
Một ấm đun nước bằng nhôm có ở khối lượng 400 g, chứa 3 lít nước được đun trên bếp. Khi nhận được nhiệt lượng 740 kJ thì ấm đạt đến nhiệt độ là 80 °C. Tính nhiệt độ ban đầu của ấm và nước, biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/kg.K. Coi nhiệt lượng mà ấm toả ra bên ngoài là không đáng kể.
Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng là các đại lượng vật lí đặc trưng cho mỗi chất khi trao đổi nhiệt và chuyển giữa các thể. Giá trị của các đại lượng trên được các nhà khoa học xác định thông qua thực nghiệm. Vậy các đại lượng trên được đo như thế nào thông qua các dụng thí nghiệm đơn giản ở trường phổ thông?
