Bài tập Khtn 8 Bài 26: Năng lượng nhiệt và nội năng (22 bài tập)

Lớp 8 · KHTN Bài 26

Năng Lượng Nhiệt và Nội Năng

Tính chất phân tử, nhiệt năng, nội năng, nhiệt lượng và 2 cách làm thay đổi nội năng

1
Một số tính chất của phân tử, nguyên tử

Vào cuối thế kỉ XIX, các nhà khoa học đã xác định được hai tính chất cơ bản của phân tử, nguyên tử cấu tạo nên các chất:

TÍNH CHẤT 1
Nhiệt độ của vật càng cao, chuyển động hỗn loạn của các phân tử, nguyên tử càng nhanh. Ngược lại, nhiệt độ càng thấp thì chuyển động càng chậm.

Quan sát: phân tử ở vật lạnh và vật nóng

❄️ Vật lạnh
Phân tử chuyển động chậm
🔥 Vật nóng
Phân tử chuyển động nhanh
TÍNH CHẤT 2
Giữa các phân tử, nguyên tử luôn tồn tại lực hútlực đẩy, gọi chung là lực tương tác phân tử, nguyên tử.
THÍ NGHIỆM BROWN Năm 1827, nhà khoa học người Anh Robert Brown quan sát bằng kính hiển vi các hạt phấn hoa trong nước, thấy chúng chuyển động không ngừng về mọi hướng.
Nguyên nhân: các phân tử nước chuyển động hỗn loạn, va chạm vào hạt phấn hoa từ mọi phía, đẩy hạt phấn hoa di chuyển theo các hướng ngẫu nhiên.
Khi tăng nhiệt độ nước: hạt phấn hoa chuyển động nhanh hơn → chứng tỏ phân tử nước chuyển động nhanh hơn và va chạm mạnh hơn.
💡Vận dụng: Khi mở lọ nước hoa ở đầu lớp, phải một lúc sau người ở cuối lớp mới ngửi thấy mùi. Lý do: dù phân tử nước hoa chuyển động rất nhanh, nhưng trên đường đi chúng liên tục va chạm với vô số phân tử không khí → bị đổi hướng → quãng đường thực tế rất dài → phải mất thời gian mùi mới lan tới.
2
Năng lượng nhiệt (nhiệt năng)

Vì nhiệt độ càng cao thì phân tử, nguyên tử chuyển động hỗn loạn càng nhanh, nên chuyển động này được gọi là chuyển động nhiệt.

NĂNG LƯỢNG NHIỆT
Năng lượng nhiệt (nhiệt năng) là năng lượng vật có được nhờ chuyển động nhiệt của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật.

Một cách diễn đạt khác:

Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.

▸ Hai điểm quan trọng cần nhớ:

  • Mọi vật đều có nhiệt năng — dù nóng hay lạnh, nặng hay nhẹ. Vì mọi vật đều được cấu tạo từ phân tử, nguyên tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.
  • Khi tăng nhiệt độ → phân tử chuyển động nhanh hơn → nhiệt năng tăng. Khi giảm nhiệt độ → nhiệt năng giảm.
VÍ DỤ Một cục đá trong tủ lạnh và một cốc nước sôi trên bếp — cả hai đều có nhiệt năng. Chỉ khác nhau ở chỗ phân tử trong cốc nước sôi chuyển động nhanh hơn rất nhiều so với phân tử trong cục đá, nên cốc nước sôi có nhiệt năng lớn hơn.
⚠️Lưu ý: Đừng nhầm nhiệt năng với nhiệt độ. Nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho mức độ "nóng" của vật. Còn nhiệt năng là năng lượng mà vật có do các phân tử chuyển động.
3
Hai cách làm thay đổi nhiệt năng (nội năng)

2 cách làm thay đổi nhiệt năng (nội năng) của một vật:

① Thực hiện công
lực cơ học tác dụng lên vật. Năng lượng từ chuyển động được chuyển hoá thành nhiệt năng.
Ví dụ:
• Xoa hai bàn tay vào nhau → tay nóng lên
• Cọ xát vật lên mặt bàn → vật nóng lên
• Nén khí trong xilanh → khí nóng lên
② Truyền nhiệt
Không có lực cơ học, chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa vật nóng và vật lạnh.
Ví dụ:
• Đun nước trên bếp
• Hơ tay trên ngọn lửa
• Bỏ đá vào nước nóng
• Phơi quần áo dưới nắng
💡Cách nhận biết nhanh: Hỏi "Có lực cơ học tác dụng lên vật không?". Nếu CÓ (cọ xát, ma sát, nén) → thực hiện công. Nếu KHÔNG, mà chỉ có sự chênh lệch nhiệt độ → truyền nhiệt.
4
Nội năng và sự thay đổi nội năng

▸ Động năng và thế năng của phân tử:

  • Động năng phân tử: phân tử luôn chuyển động hỗn loạn → có động năng. Chuyển động càng nhanh → động năng càng lớn.
  • Thế năng phân tử: các phân tử tương tác với nhau qua lực hút và lực đẩy → có thế năng tương tác phân tử (gọi tắt là thế năng phân tử). Thế năng này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử.
NỘI NĂNG
Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật.
Công thức:
Nội năng = (Tổng động năng phân tử) + (Tổng thế năng phân tử)

▸ Sự tăng, giảm nội năng:

Khi thả một quả cầu kim loại (ở nhiệt độ phòng) vào cốc nước nóng, ta thấy:

Nước nóng Truyền nhiệt → mất nhiệt
Truyền nhiệt
Quả cầu (lạnh hơn) Nhận nhiệt → ấm lên
Nhiệt năng truyền từ vật nóng sang vật lạnh
  • Quả cầu: nhận nhiệt năng → nhiệt độ tăng → động năng phân tử tăng → nội năng tăng.
  • Nước nóng: truyền bớt nhiệt năng cho quả cầu → nhiệt độ giảm → động năng phân tử nước giảm → nội năng giảm.
Kết luận: Khi vật được làm nóng, các phân tử, nguyên tử chuyển động nhanh lên và nội năng của vật tăng. Khi vật nguội đi → nội năng giảm.
5
Phân biệt nhiệt năng – nội năng – nhiệt lượng

Đây là 3 khái niệm rất dễ nhầm lẫn — học sinh cần phân biệt rõ:

Khái niệm Định nghĩa
Nhiệt năng Tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Nội năng Tổng động năng + thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật
Nhiệt lượng Phần nhiệt năng mà vật nhận được hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt
Công thức tính nhiệt lượng (qua sự thay đổi nhiệt năng):
$Q = $ Nhiệt năng sau $-$ Nhiệt năng trước
VÍ DỤ Khi đun nóng một vật, nhiệt năng của vật thay đổi từ 200 J lên 400 J. Vậy vật đã nhận được nhiệt lượng:
$Q = 400 - 200 = 200$ (J).
⚠️Hai bẫy hay gặp:
Nhiệt năng ≠ Nội năng: nhiệt năng chỉ gồm động năng phân tử, còn nội năng gồm cả thế năng phân tử.
Nội năng ≠ Nhiệt lượng: nội năng là năng lượng vật đang có, còn nhiệt lượng là phần năng lượng trao đổi khi truyền nhiệt.
6
Xem đầy đủ lý thuyết & các dạng bài tập
📚 Năng lượng nhiệt và nội năng
Lý thuyết chi tiết, công thức, phương pháp giải và sơ đồ tư duy đầy đủ — kèm các dạng bài tập tính toán nhiệt lượng, sự chuyển hoá năng lượng và lời giải chi tiết.
Xem ngay →
1
Điểm: 0/22
🌡️

Cùng luyện bài Năng lượng nhiệt!

22 câu: 17 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận

💡 Gợi ý
Cô Trần Thị Thanh Thảo

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