Chương IV.
SỰ BẢO TOÀN VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
Khi nào ta nói một vật có năng lượng?
Có những dạng năng lượng nào?
Có thể biến đổi các dạng năng lượng có trong tự nhiên thành những dạng năng lượng cần thiết cho nhu cầu của con người không ?
Sự biến đổi qua lại giữa các dạng năng lượng tuân theo định luật nào?
Làm thế nào để biến đổi những dạng năng lượng có sẵn trong tự nhiên thành điện năng?
TIẾT 57, 58: CHỦ ĐỀ NĂNG LƯỢNG
B
A
t0
Khi nào ta nhận biết được một vật có năng lượng ?
I. NĂNG LƯỢNG
Một vật A có năng lượng khi...
Năng lượng
Thực hiện công cơ học
Truyền nhiệt
A
A
B
t0
A
B
Khi đó vật A có năng lượng
Truyền nhiệt
Kết luận 1.
Ta nhận biết được một vật có cơ năng khi nó có khả năng thực hiện công, có nhiệt năng khi nó có thể làm nóng các vật khác.
II. CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ CHUYỂN HÓA GIỮA CHÚNG
C3. Trên hình vẽ 59.1 vẽ các thiết bị trong đó thực hiện sự biến đổi năng lượng từ dạng ban đầu sang dạng cuối cùng cần dùng cho con người. Hãy chỉ ra năng lượng đã được chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào qua các bộ phận (1), (2) của mỗi thiết bị.

Điện năng
Nhiệt năng


Cơ năng
Điện năng
A


ĐIỆN NĂNG
CƠ NĂNG


CƠ NĂNG
CƠ NĂNG
(ĐỘNG NĂNG)
(ĐỘNG NĂNG)
B



CƠ NĂNG
NHIỆT NĂNG



HÓA NĂNG
NHIỆT NĂNG


1
2


ĐIỆN NĂNG
ĐIỆN NĂNG
D
NHIỆT NĂNG
HÓA NĂNG



QUANG NĂNG
NHIỆT NĂNG
NHIỆT NĂNG
NHIỆT NĂNG
NĂNG LƯỢNG
Quang năng
Điện năng
Hoá năng
Cơ năng (động năng, thế năng)
Nhiệt năng
Sự chuyển hoá các dạng năng lượng: Cơ năng
Sự chuyển hoá các dạng năng lượng: Quang năng
Sự chuyển hoá các dạng năng lượng: Điện năng
Sự chuyển hoá các dạng năng lượng: Hóa năng
Kết luận 2.
Con người có thể nhận biết được các dạng năng lượng như hóa năng, quang năng, điện năng khi chúng được biến đổi thành cơ năng hoặc nhiệt năng. Nói chung, mọi quá trình biến đổi trong tự nhiên đều có kèm theo sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
III. VẬN DỤNG
C5. Ngâm một dây điện trở vào một bình cách nhiệt đựng 2l nước. Cho dòng điện chạy qua dây này trong một thời gian, nhiệt độ nước trong bình tăng từ 200C lên 800C. Tính phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K
BÀI GIẢI
Tóm tắt:
V=2lít → m=2 kg
t1= 200C ; t2 = 800C
c = 4200 J/kg.K
Q = ?
Nhiệt lượng mà nước đã nhận được làm nước nóng lên
công thức: Q = mc(t2- t1)
Thay số: Q = 2.4200.(80- 20) = 504000(J)
Năng lượng hạt nhân rất lớn, khi toàn bộ các hạt nhân của 1kg urani 235 bị phá vỡ sẽ cho năng lượng tương đương với 2700 tấn than đá bị đốt cháy hoàn toàn.
CÓ THỂ EM CHƯA BIẾT
KIỂM TRA BÀI CŨ
1. Dựa vào đâu ta biết một vật có năng lượng?


2. Làm bài tập 59.3 Trang 121 SBT.
Trong chu trình biến đổi của nước biển (từ nước thành hơi, thành mưa trên nguồn, thành nước chảy trên suối, sông về biển) có kèm theo sự biến đổi của năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?
* Ta nhận biết được một vật có năng lượng khi vật đó có khả năng thực hiện công hay làm nóng các vật khác.
Quang năng -> nhiệt năng- > thế năng-> động năng -> Thế năng -> động năng
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
C1: Hãy chỉ rõ thế năng và động năng của viên bi đã biến đổi như thế nào khi viên bi chuyển động từ A đến C rồi từ C đến B.
Trả lời: A đến C: Thế năng -> động năng
C đến B : Động năng -> thế năng
a) Thí nghiệm:
Tiết 58
a) Thí nghiệm:
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Tiết 58
C2 : So sánh thế năng ban đầu mà ta cung cấp cho viên bi ở vị trí A và thế năng mà bi có ở điểm B.
Trả lời: Thế năng của viên bi ở A lớn hơn thế năng của viên bi ở B.
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
a) Thí nghiệm:
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
a) Thí nghiệm:
C3: Thiết bị thí nghiệm trên có thể làm cho viên bi có thêm nhiều năng lượng hơn thế năng mà ta cung cấp cho nó lúc ban đầu không? Trong quá trình viên bi chuyển động ngoài cơ năng ra còn có dạng năng lượng mới nào xuất hiện không?
Trả lời: Viên bi không thể có thêm nhiều năng lượng nhiều hơn thế năng mà ta đã cung cấp cho nó lúc ban đầu. Ngoài cơ năng còn có nhiệt năng.
Tiết 58
b) Kết luận 1:
a) Thí nghiệm:
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
a) Thí nghiệm:
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
Kết luận 1: Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
C4: Hãy chỉ ra trong thí nghiệm này, năng lượng đã được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào qua mỗi bộ phận.
Máy phát điện: Cơ năng -> điện năng Động cơ điện: Điện năng -> cơ năng
h1 > h2
Tiết 2. Bài 60
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Tiết 58
C5: So sánh thế năng ban đầu cung cấp cho quả nặng A và thế năng mà quả nặng B thu được khi lên đến vị trí cao nhất. Vì sao có sự hao hụt thế năng này?
C5: Thế năng ban đầu của quả nặng A lớn hơn thế năng mà quả nặng B thu được. Vì khi quả nặng A rơi xuống chỉ có một phần thế năng chuyển hoá thành động năng làm quay tua bin để biến thành điện năng còn một phần biến thành động năng làm quả nặng rơi.
Khi dòng điện làm quay động cơ điện kéo quả nặng B lên thì chỉ có một phần điện năng chuyển hoá thành cơ năng, còn một phần hao phí do tỏa nhiệt thành nhiệt năng làm nóng dây dẫn.
h1 > h2
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
Tiết 58
II - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà nó chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
Kết luận 1: Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng.
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
Kết luận 2: Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng
Bài tập 60.1(Trg SBT)
Trong nhà máy thuỷ điện có một tua bin quay làm cho máy phát điện quay theo cung cấp cho ta năng lượng điện. Tua bin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Tua bin này có phải là động cơ vĩnh cửu không? Hãy giải thích.
Tiết 58
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà nó chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
VI - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Kết luận 1: Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Kết luận 2: Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
I - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà nó chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
II - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Kết luận 1: Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Kết luận 2: Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
Bài tập 60.1(Trg 122 SBT)
Trong nhà máy thuỷ điện có một tua bin quay làm cho máy phát điện quay theo cung cấp cho ta năng lượng điện. Tua bin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Tua bin này có phải là động cơ vĩnh cửu không? Hãy giải thích.
Trả lời: Tua bin không phải là động cơ vĩnh cửu.
Muốn cho tua bin hoạt động phải cung cấp cho nó một năng lượng, đó chính là năng lượng của nước.
Tiết 58
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
VII - VẬN DỤNG
C7: Trên hình 60.3 vẽ một bếp đun củi cải tiến. Hãy giải thích vì sao dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân ở hình 60.4
Hình 60.3
C6: Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu.
Trả lời: Động cơ vĩnh cửu không thể hoạt động được vì trái với định luật bảo toàn năng lượng. Động cơ hoạt động được là có cơ năng, cơ năng này không thể tự động sinh ra.
Tiết 58
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà nó chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
VI - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Kết luận 1: Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Kết luận 2: Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
VII - VẬN DỤNG
C7: Trên hình 60.3 vẽ một bếp đun củi cải tiến. Hãy giải thích vì sao dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân ở hình 60.4
C6: Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu.
Trả lời: Động cơ vĩnh cửu không thể hoạt động được vì trái với định luật bảo toàn năng lượng. Động cơ hoạt động được là có cơ năng, cơ năng này không thể tự động sinh ra.
Trả lời: Bếp cải tiến có vách cách nhiệt giữ cho nhiệt năng ít bị truyền ra ngoài tận dụng được nhiệt năng để đun sôi hai nồi nước.
Tiết 58
ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
V - SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà nó chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
VI - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Kết luận 1: Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Kết luận 2: Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.