Giáo án Vật lí 10 - Bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng - Mạc Thị Thu

Sinh viên: Mạc Thị Thu Khoa: Vật lí
Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Thanh Ngân
Thiết kế bài giảng:
NỘI NĂNG VÀ SỤ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG
MỤC TIÊU
Về kiến thức:
Phát biểu được định nghĩa nội năng trong nhiệt động lực học
Chứng minh được nội năng của một vật phụ thuộc vào thể tích và nhiệt độ của vật
Phát biểu được hai cách làm biến đổi nội năng 
Nêu được các ví dụ cụ thể về thực hiện công và truyền nhiệt
Viết được công thức tính nhiệt lượng, nêu được tên và các đại lượng có trong công thức
Về kĩ năng:
Giải thích được một số hiện tượng đơn giản về sự thay đổi nội năng
Vận dụng công thức tính nhiệt lượng để giải các bài tập trong sách giáo khoa và các bài tập tương tự
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1:Tìm hiểu về nội năng
(15 phút)
Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu sang chương mới: cơ sở của nhiệt động lực học. Nhiệt động lực học nghiên cứu các hiện tượng về mặt năng lượng và biến đổi năng lượng. Xung quanh chúng ta có rất nhiều dạng năng lượng như là quang năng, nhiệt năng , điện năng, cơ năngNgày hôm nay chúng ta sẽ học thêm một dạng năng lượng nữa mà được sử dụng rất nhiều trong đời sống. Đó chính là nội năng.
 Vậy trước khi tìm hiểu nội năng là gì các em hãy nhắc lại cho cô biết động năng của vật là gì?
Thế năng của vật là gi?
Chúng ta đều biết rằng vật chất được cấu tạo từ các phân tử. Vậy các phân tử có động năng và thế năng không? Vì sao?
Giáo viên đưa ra kết luận rồi ghi lên trên bảng:
Trong nhiệt động lực học, người ta gọi tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật gọi là nội năng của vật
Nội năng được kí hiệu là U và đơn vị là Jun (J)
nội năng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào? Vì sao?
giáo viên ghi kết luận lên trên bảng:
Nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật
cho học sinh làm câu C2: Hãy chứng minh nội năng của khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ?
gợi ý: định nghĩa khí lí tưởng
giáo viên viết kết luận:
Nội năng của khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
trong chương trình lớp 8, các em đã làm quen với khái niệm nhiệt năng. Nhiệt năng là năng lượng chuyển động hỗn độn của của các phân tử tức là tổng động năng của các phần tử cấu tạo nên vật. Vậy nhiệt năng là một phần của nội năng. Đối với chất khí lí tưởng thì nhiệt năng đồng nhất với nội năng
Lắng nghe
Động năng của vật là năng lượng của vật có do chuyển động 
Thế năng là năng lượng của vật có được do tương tác giữa các phần tử trong hệ và phụ thuộc vào vị trí của các phần tử ấy
Cá nhân suy nghĩ và trả lời:
Các phân tử có động năng do chúng chuyển động hỗn độn không ngừng.
Giữa các phân tử có lực tương tác nên các phân tử cũng có thế năng
Học sinh tiếp thu, ghi chép
Học sinh dự đoán:
Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. Vì:
Khi nhiệt độ thay đổi thì vận tốc chuyển động của các phân tử thay đổi và làm động năng của các phân tử thay đổi=> nội năng thay
Khi thể tích của một vật thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật thay đổi làm cho thế năng tương tác giữa chúng thay đổi=> nội năng tđ
Học sinh ghi chép
Học sinh suy nghĩ trả lời:
Khí lí tưởng ta bỏ qua tương tác giữa các phân tử khí nên không có thế năng. Khi nhiệt độ thay đổi=> vận tốc phân tử khí thay đổi=> động năng thay đổi=> nội năng tđ. Vậy nội năng của khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ 
Hoạt động 2: tìm hiểu cách làm thay đổi nội năng (10 phút)
Khi nhiệt độ của một vật thay đổi thì nội năng của nó thay đổi. Vậy nếu bằng cách nào đó ta làm thay đổi nhiệt độ của vật thì ta cũng làm cho nội năng thay đổi. 
Có thể thay đổi nội năng của vật bằng cách thực hiện công hoặc truyền nhiệt
Để rõ hơn, chúng ta cùng tìm hiểu các thí nghiệm trong sách giáo khoa Hai ví dụ trong sách giáo khoa :
 Thực hiện công
Các em đọc sách giáo khoa trong vòng 2 phút và đứng dậy mô tả thí nghiệm 
Bạn nào có thể lấy thêm ví dụ : thực hiện công để thay đổi nội năng
Truyền nhiệt
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu cách làm thay đổi nội năng bằng cách truyền nhiệt
Các em đọc phần 2 nhỏ trong sách giáo khoa và cô sẽ gọi một bạn đứng lên mô tả thí nghiệm
Bạn nào hãy lấy cho cô ví dụ về nội năng thay đổi bằng cách truyền nhiệt?
Vừa rồi chúng ta đã biết 2 cách làm thay đổi nội năng của vật . đó là trình thực hiện công và truyền nhiệt. vậy bạn nào có thể so sánh 2 quá trình này giống và khác nhau như thế nào?
Trong quá trình truyền nhiệt, số đo độ biến thiên nội năng là nhiệt lượng
ta có công thức: ∆U=Q
∆U = U2-U1 là độ biến thiên nội năng của vật
Q là nhiệt lượng vật nhận được hay truyền đi
Trong quá trình thực hiện công thì 
∆U=A
A>0: vật nhận công
A<0: vật thực hiện công
Trong thực tế đồng thời diễn ra cả 3 hình thức truyền nhiệt là dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Nhìn vào hình vẽ a,b,c hãy trả lời câu c4
Hoạt động 3: Ôn lại công thức tính nhiệt lượng (15 phút)
ở lớp 8, chúng ta đã học công thức tính nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra của một chất rắn hoặc một chất lỏng là gì?
Giáo viên ra bài tập áp dụng:
Một quả cầu bằng nhôm có khối lượng 0,5kg và có nhiệt độ là 142 độ C , sau một thời gian người ta đo được nhiệt độ của nó là 42 độ c. Tính nhiệt lượng tỏa ra từ quả cầu nhôm biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K
Bây giờ vẫn cầu nhôm có khối lượng 0,5 kg và nhiệt độ ban đầu là 142 độ c ta thả vào chậu nước thì nhiệt độ của quả cầu và nước là 30 độ C (biết nhiệt độ nước ban đầu là 20 độ c, nhiệt dung riêng của nước là 4200, hỏi chậu nước có khối lượng là bao nhiêu?
(Nhiệt lượng mà nhôm tỏa ra thì nước trong chậu sẽ hấp thu hết, tức nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào)
Hoạt động 4: tổng kết bài học
(5 phút)
GV nhận xét giờ học
Giao bài tập về nhà
Cho học sinh đọc mục em có biết
khi ta cọ xát miếng kim loại lên mặt bàn ta thấy tấm kim loại nóng lên 
ấn nhanh pittong ( khí nhận công từ tay ta) làm thể tích thay đổi nên nội năng của khí thay đổi
Khi ta xoa hai bàn tay vào nhau thì thấy nóng lên
 Hai bàn tay nóng lên nóng lên→ nhiệt độ thay đổi-> nội năng của tay thay đổi
Khi ta bơm xe đạp thì một lúc sau bơm nóng lên tức là khí trong bơm nhận công từ tay ta nóng lên, nội năng của khí tăng lên
Quan sát vào hình 32.2(a,b) ta thấy khi cho tấm kim loại tiếp xúc với nguồn nhiệt thì tấm kim nóng lên
cho xylanh tiếp xúc với nguồn nhiệt thì khí trong xy lanh nóng lên tức là nội năng thay đổi( tăng lên) , làm tăng áp suất của khí lên thành bình và pitong nên khí sinh công đẩy pittong lên trên
Khi đun siêu nước một thời gian sau nước sôi lên
Luộc rau
Giống nhau: đều làm thay đổi nội năng của vật
Khác nhau: 
QT thực hiện công: có ngoại lực tác dụng, chuyển hóa cơ năng thành nội năng
QT truyền nhiệt: không có lực tác dụng
Chuyển trực tiếp nội năng thành nội năng
a, cách truyền nhiệt chủ yếu là dẫn nhiệt (nội năng truyền từ phần này sang phần khác)
b, cách dẫn nhiệt chủ yếu là bức xạ nhiệt (truyền nhiệt bằng các tia đi thẳng)
c, cách dẫn nhiệt chủ yếu là đối lưu (truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí)
Q=mc∆t
Trong đó:
m: khối lượng của vật (kg)
c: nhiệt dung riêng của chất(J/Kg.K)
Dt: độ biến thiên nhiệt độ( đô c, ken vin K)
T2>t1: Q>0. Hệ nhận nhiệt lượngvà ngược lại hệ truyền nhiệt lượng
Tóm tắt đầu bài và làm bài tập