Giải KHTN 8 (Cánh diều): Năng lượng nhiệt

Giải KHTN 8: Năng lượng nhiệt

Giải KHTN 8trang 113

Mở đầu trang 113 Bài 24 KHTN 8: Đặt một chiếc thìa vào cốc nước nóng (hình 24.1). Một lúc sau chạm tay vào thìa, ta cảm thấy nóng. Điều gì đã thay đổi ở chiếc thìa mà nhiệt độ của thìa tăng lên?

Trả lời:

Chiếc thìa đã nhận thêm năng lượng nhiệt từ nước nóng truyền sang làm nhiệt độ của thìa tăng lên.

I. Khái niệm về năng lượng nhiệt

Câu hỏi 1 trang 113 KHTN 8: Năng lượng nhiệt của một vật là gì?

Trả lời:

Năng lượng nhiệt của một vật là tổng động năng của các phân tử tạo nên vật.

II. Nội năng của vật

Câu hỏi 2 trang 113 KHTN 8: Nội năng của một vật là gì?

Trả lời:

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

Giải KHTN 8trang 114

Câu hỏi 3 trang 114 KHTN 8: Thả một miếng sắt nóng vào một cốc nước lạnh. Nội năng của miếng sắt và của nước trong cốc thay đổi thế nào? Giải thích.

Trả lời:

Nội năng của miếng sắt giảm đi còn nội năng của nước trong cốc tăng lên. Vì khi thả miếng sắt nóng vào cốc nước lạnh sẽ có sự truyền nhiệt từ miếng sắt sang cốc nước làm cốc nước tăng nhiệt độ khiến các phân tử nước chuyển động nhanh lên còn miếng sắt bị giảm nhiệt độ làm các phân tử sắt chuyển động chậm lại.

Luyện tập 1 trang 114 KHTN 8: Nội năng của vật có liên hệ với năng lượng nhiệt của vật không? Vì sao?

Trả lời:

Nội năng của vật có liên hệ với năng lượng nhiệt của vật, vì nội năng càng lớn thì các phân tử tạo nên vật chuyển động càng nhanh kéo theo năng lượng nhiệt của vật càng lớn.

Luyện tập 2 trang 114 KHTN 8: Khi vật lạnh đi, nội năng của vật thay đổi như thế nào?

Trả lời:

Khi vật lạnh đi, nội năng của vật giảm vì khi đó các phân tử tạo nên vật chuyển động chậm hơn.

III. Đo năng lượng nhiệt

Thực hành trang 114 KHTN 8:

Chuẩn bị

(1) Một bình chứa nước kín có vỏ cách nhiệt;

(2) Một dây cấp nhiệt được nhúng trong bình nước;

(3) Một nhiệt kế cắm một đầu vào trong bình;

(4) Một que khuấy nước;

(5) Một nguồn điện;

(6) Một oát kế dùng để đo năng lượng cấp cho bình chứa nước

(đơn vị đo là oát giờ, kí hiệu Wh, với 1 Wh = 3600 J);

(7) Các dây nối (hình 24.2).

Tiến hành

- Đổ nước vào bình sao cho nước chiếm khoảng $\frac{3}{4}$ bình chứa. Đọc giá trị nhiệt độ nước ban đầu t₁ ở nhiệt kế.

- Nối oát kế với dây cấp nhiệt và nguồn điện. Xoay núm điều chỉnh hiệu điện thế đến số 9 (hình 24.3). Nhấn nút công tắc On để cấp điện cho dây cấp nhiệt.

- Dùng que khuấy đều nước đồng thời quan sát sự thay đổi của số chỉ nhiệt lượng (trên oát kế) mà nước trong bình nhận được từ dây cấp nhiệt.

- Khi nhiệt độ tăng khoảng 10⁰C so với nhiệt độ ban đầu, đọc số chỉ của oát kế.

- Rút ra nhiệt lượng mà nước nhận được để tăng 10⁰C so với nhiệt độ ban đầu (coi nhiệt lượng tỏa ra môi trường là không đáng kể).

Trả lời:

Học sinh quan sát sự thay đổi của số chỉ nhiệt lượng trên oát kế và đọc lại số chỉ đó ở các nhiệt độ khác nhau theo yêu cầu của đề bài. Sau đó có thể rút ra nhận xét:

- Nhiệt lượng nước ở nhiệt độ đã tăng 10⁰C lớn hơn nhiệt lượng nước ở nhiệt độ ban đầu.

- Nhiệt lượng mà nước nhận được để tăng 10⁰C so với nhiệt độ ban đầu phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng nhiệt độ của vật và bản chất của làm vật.

Giải KHTN 8trang 115

Câu hỏi 4 trang 115 KHTN 8: Ở thí nghiệm nhóm em tiến hành, khi nhiệt độ nước tăng thêm 20⁰C so với nhiệt độ ban đầu thì nhiệt lượng mà nước trong bình nhận được là bao nhiêu Jun?

Trả lời:

HS trả lời dựa vào kết quả thí nghiệm ở nhóm mình.

Ví dụ nhóm A thực hiện thí nghiệm với 200 g nước cho kết quả nhiệt lượng mà nước nhận được là 16 800J sau khi nhiệt độ nước tăng thêm 20⁰C so với nhiệt độ ban đầu.

Vận dụng trang 115 KHTN 8: Giả sử có hai cốc giống nhau, chứa cùng một lượng nước như nhau. Đặt một lượng thuốc tím bằng nhau vào một vị trí ở đáy mỗi cốc nước. Nếu nhiệt độ hai cốc nước khác nhau thì thuốc tím ở cốc nước nào lan ra nhanh hơn? Vì sao?

Trả lời:

Nếu nhiệt độ hai cốc nước khác nhau thì thuốc tím ở cốc nước có nhiệt độ cao hơn sẽ lan ra nhanh hơn vì cốc nước có nhiệt độ cao hơn thì có năng lượng nhiệt lớn hơn các phân tử nước sẽ chuyển động nhanh hơn.

Lý thuyết Năng lượng nhiệt

I. Khái niệm về năng lượng nhiệt

- Năng lượng nhiệt là năng lượng gắn với chuyển động của các phân tử tạo nên vật. Nhiệt lượng là phần năng lượng nhiệt mà vật nhận thêm hay mất đi. Đơn vị của nhiệt lượng là Jun (J).

II. Nội năng của vật

- Tổng động năng và thế năng của các phân tử tạo nên vật được gọi là nội năng của vật. Nội năng càng cao khi nhiệt độ càng cao.

- Các phân tử nước trong cốc nước nóng chuyển động nhanh hơn, tổng động năng của chúng cao hơn, do đó nội năng của cốc nước nóng cao hơn so với cốc nước lạnh.

- Khi một miếng sắt nóng được đặt vào một cốc nước lạnh, nội năng của miếng sắt giảm còn nội năng của nước tăng lên, do đó tổng nội năng của hệ thống không thay đổi.

- Nội năng của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật. Vật có khối lượng lớn có nội năng lớn hơn vật có khối lượng nhỏ cùng ở cùng nhiệt độ.

III. Đo năng lượng nhiệt

- Để đo năng lượng nhiệt, ta có thể sử dụng thí nghiệm với bình chứa nước kín có vô cách nhiệt, dây cấp nhiệt, nhiệt kế, qua khuấy nước, nguồn điện, và oát kể để đo năng lượng được cấp cho bình chứa nước.

+ Đổ nước vào bình, đọc nhiệt độ ban đầu.

+ Kết nối oát kế với dây cấp nhiệt và nguồn điện, cấp điện cho dây cấp nhiệt.

+ Khuấy đều nước và quan sát thay đổi số chỉ trên oát kế.

+ Đọc số chỉ của oát kế khi nhiệt độ tăng 10°C so với ban đầu để tính năng lượng nhiệt.