Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
I. Lý thuyết trọng tâm
1. Năng lượng hữu ích
Khi sử dụng năng lượng vào một mục đích nào đó thì luôn có một phần năng lượng là hữu ích, phần còn lại là hao phí.
Ví dụ – Đun sôi nước:
- Năng lượng hữu ích: Năng lượng nhiệt cung cấp cho nước, làm nước tăng nhiệt độ từ nhiệt độ hiện tại lên đến nhiệt độ sôi.
- Năng lượng hao phí: Năng lượng nhiệt toả ra môi trường xung quanh (làm nóng không khí, nồi, bếp,…), không làm nước nóng lên.
Trong ba cách đun nước, dùng ấm điện ít hao phí năng lượng nhất vì nhiệt năng được truyền trực tiếp cho nước thông qua thanh đốt nằm trong ấm, ít bị tản ra môi trường xung quanh. Bếp củi hao phí nhiều nhất vì nhiệt toả ra xung quanh rất nhiều.
2. Năng lượng hao phí
Năng lượng hao phí luôn xuất hiện trong quá trình chuyển hoá năng lượng từ dạng này sang dạng khác, từ vật này sang vật khác. Không thể chế tạo loại máy móc nào sử dụng năng lượng mà hoàn toàn không có hao phí.
Năng lượng hao phí thường xuất hiện dưới dạng nhiệt năng (đôi khi có cả âm thanh hoặc ánh sáng).
Ví dụ trong đời sống:
- Khi dùng quạt điện, sau một thời gian quạt nóng lên → một phần điện năng biến thành nhiệt năng (hao phí).
- Khi đá vào quả bóng, bóng chuyển động một lúc rồi dừng lại → năng lượng bị hao phí do ma sát biến thành nhiệt năng.
- Dùng bóng đèn sợi đốt để chiếu sáng, sau một thời gian bóng nóng lên → phần lớn điện năng biến thành nhiệt (hao phí), chỉ một phần nhỏ thành ánh sáng (hữu ích).
Năng lượng hao phí khi đi xe đạp:
- Bộ phận hao phí năng lượng nhiều nhất: các chỗ tiếp xúc giữa trục với ổ bi, giữa bánh xe với mặt đường (ma sát sinh nhiệt).
- Năng lượng hữu ích: động năng làm cho xe chuyển động.
- Năng lượng hao phí: nhiệt năng sinh ra do ma sát.
Năng lượng hao phí khi ô tô chạy:
- Các dạng năng lượng hao phí: nhiệt năng (động cơ nóng), năng lượng âm (tiếng động cơ), nhiệt do ma sát (trục với ổ bi, bánh xe với đường), khí thải ra môi trường,…
- Những hao phí này gây ô nhiễm môi trường (khí thải, tiếng ồn, nhiệt thải).
Sơ đồ hiển thị năng lượng:
Để hiển thị lượng năng lượng được truyền bởi một thiết bị, người ta dùng sơ đồ mũi tên. Ví dụ, một bóng đèn LED được cung cấp 100 J năng lượng điện thì chuyển hoá thành 80 J năng lượng ánh sáng (hữu ích) và 20 J năng lượng nhiệt (hao phí).
So sánh hiệu quả thắp sáng ba loại đèn (cùng cung cấp 100 J điện năng):
| Loại đèn | Ánh sáng (hữu ích) | Nhiệt (hao phí) |
|---|---|---|
| Đèn sợi đốt | 5 J | 95 J |
| Đèn compact | 20 J | 80 J |
| Đèn LED | 80 J | 20 J |
Đèn LED có hiệu quả thắp sáng cao nhất (hao phí ít nhất), nên được khuyến khích sử dụng thay cho đèn sợi đốt và đèn compact.
II. Sơ đồ tư duy
1. Năng lượng hữu ích
- 1.1. Phần năng lượng phục vụ đúng mục đích sử dụng
- 1.2. Ví dụ: nhiệt làm sôi nước, ánh sáng từ đèn, động năng làm xe chạy
2. Năng lượng hao phí
- 2.1. Luôn xuất hiện khi năng lượng chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác
- 2.2. Thường xuất hiện dưới dạng nhiệt năng (đôi khi có âm thanh, ánh sáng)
- 2.3. Không thể loại bỏ hoàn toàn, chỉ có thể giảm thiểu
3. Ví dụ về năng lượng hao phí
- 3.1. Quạt điện nóng lên khi hoạt động
- 3.2. Bóng đèn sợi đốt nóng lên khi chiếu sáng
- 3.3. Xe đạp: ma sát ở trục, ổ bi, bánh xe với đường
- 3.4. Ô tô: nhiệt động cơ, tiếng ồn, khí thải, ma sát
4. Hiệu quả sử dụng năng lượng
- 4.1. Đèn sợi đốt: 5% hữu ích, 95% hao phí → hiệu quả thấp nhất
- 4.2. Đèn compact: 20% hữu ích, 80% hao phí → hiệu quả trung bình
- 4.3. Đèn LED: 80% hữu ích, 20% hao phí → hiệu quả cao nhất
- 4.4. Nên dùng đèn LED thay cho đèn sợi đốt và đèn compact
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu