Thí nghiệm sau đây cho thấy mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật
Giải Vật Lí 12 Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học - Kết nối tri thức
Hoạt động trang 11 Vật Lí 12:
Thí nghiệm sau đây cho thấy mối liên hệ giữa nội năng của vật với năng lượng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Chuẩn bị:
- Ống nghiệm (1).
- Nút bấc có kích thước vừa khít miệng ống nghiệm (2).
- Đèn cồn (3).
- Giá đỡ thí nghiệm (4).
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 2.2.
- Dùng đèn cồn đun nóng ống nghiệm cho đến khi nút bấc bật ra.
Thực hiện các yêu cầu sau:
1. Khi đun ống nghiệm tới một lúc nào đó thì thấy nút bấc bật ra. Giải thích vì sao nút bấc bật ra.
2. Khi nút chưa bị bật ra:
a) Nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng hay giảm? Vì sao?
b) Nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng có phải do thế năng phân tử khí tăng không? Tại sao?
c) Tại sao hiện tượng nút ống nghiệm bị bật ra lại chứng tỏ động năng của các phân tử khí trong ống nghiệm tăng?
Lời giải:
1. Sau một thời gian ngắn bị đốt nóng, chiếc nút đậy bị đẩy bật ra khỏi ống nghiệm. Giải thích: 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.
2. Khi nút chưa bật ra:
a) Nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng vì động năng của phân tử khí tăng.
b) Nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng không phải do thế năng phân tử khí tăng. Vì thể tích bình chứa không đổi, nên nội năng sẽ phụ thuộc chủ yếu vào động năng phân tử. Khi động năng của các phân tử khí tăng thì nội năng của khối khí tăng và ngược lại.
c) Nhiệt độ tăng dẫn đến động năng phân tử khí tăng, dẫn đến nội năng tăng.
Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học hay khác:
Câu hỏi 1 trang 11 Vật Lí 12: Mô tả sự thay đổi nội năng của lượng khí trong xi lanh ở Hình 2.3 ....
Câu hỏi trang 12 Vật Lí 12: Các hệ thức sau đây mô tả các quá trình thay đổi nội năng nào? ....