Câu hỏi trang 14 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Nội năng của vật biến đổi như thế nào trong các trường hợp sau: a) Vật rắn đang nóng chảy. b) Nước đá đang tan...

1. Nội năng của vật biến đổi như thế nào trong các trường hợp sau:

a) Vật rắn đang nóng chảy.

b) Nước đá đang tan.

c) Hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ không đối.

2. Một vật khối lượng 1 kg trượt không vận tốc ban đầu từ đỉnh xuống chân một mặt phẳng dài 21 m, nghiêng 30° so với mặt nằm ngang. Tốc độ của vật ở chân mặt phẳng là 4,1 m/s. Tính công của lực ma sát và độ biến thiên nội năng của vật trong quá trình chuyển động trên. Lấy g = 9,8 m/s². Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với mặt phẳng nghiêng.

Hướng dẫn giải :

1. Vận dụng lí thuyết về sự thay đổi nội năng

2. Để tính công của lực ma sát và độ biến thiên nội năng của vật, ta sẽ sử dụng nguyên lý công- năng lượng. Trong trường hợp này, công của lực ma sát sẽ làm giảm năng lượng cơ học của vật và biến thành nhiệt. Độ biến thiên nội năng của vật sẽ được tính bằng sự thay đổi của năng lượng cơ học của nó

Lời giải chi tiết :

1.

a) Vật rắn đang nóng chảy:

- Trong quá trình nóng chảy, nhiệt được truyền vào vật rắn để làm tăng nhiệt độ của nó.

- Nội năng của vật tăng lên do việc tăng động năng trung bình của các phân tử trong vật rắn.

- Tuy nhiên, nội năng không thay đổi tại nhiệt độ nóng chảy, vì năng lượng được sử dụng để làm tan chảy các liên kết giữa các phân tử mà không làm thay đổi nhiệt độ.

b) Nước đá đang tan:

- Trong quá trình tan, nhiệt được truyền vào nước đá để làm tan nó.

- Nội năng của nước tăng lên do việc tăng động năng trung bình của các phân tử trong nước.

- Tuy nhiên, nội năng không thay đổi tại nhiệt độ tan, vì năng lượng được sử dụng để làm tan các liên kết giữa các phân tử nước đá mà không làm thay đổi nhiệt độ.

c) Hơi nước ngưng tụ ở nhiệt độ không đổi:

- Trong quá trình ngưng tụ, nhiệt được trích ra khỏi hơi nước để làm giảm nhiệt độ của nó.

- Nội năng của hơi nước giảm đi do mất đi động năng trung bình của các phân tử trong hơi nước.

- Tuy nhiên, nội năng không thay đổi tại nhiệt độ ngưng tụ, vì năng lượng được sử dụng để làm đông đặc các phân tử trong hơi nước mà không làm thay đổi nhiệt độ.

2.

Ta có:

\({A_{ms}} = {W_s} - {W_t} = \frac{1}{2}mv_s^2 + mg{h_s} - \frac{1}{2}mv_t^2 - mg{h_t} = \frac{1}{2}.1.{(4,1)^2} + 0 - 0 - 1.9,8.21.\sin 30^\circ = - 94,5J\)

Độ biến thiên nội năn là công của lực ma sát