Chương I. Vật Lí
Nhiệt
BÀI 3

NỘI NĂNG VÀ
ĐỊNH LUẬT I
NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC

LÊ VĂN CHIẾN – GV Vật lí

VẬT LÝ 12 CTST

BÀI 3: NỘI NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
I

Khái niệm về nội năng

II

Các cách làm thay đổi nội năng

II
I

Nhiệt lượng và nhiệt dung riêng

IV

Định luật 1 của nhiệt động lực học

I

Khái niệm về nội
năng
Thế năng
trọng trường

Động năng

h
Cơ năng

I

Khái niệm về nội
năng

- Các phân tử có khoảng
cách, vì thế giữa chúng
có lực tương tác.

=> Thế năng tương tác
phân tử

- Các phân tử chuyển
động không ngừng, vì thế
chúng có vận tốc

=> Động năng phân tử

NỘI NĂNG

I
1

Khái niệm về nội
năng

Khái niệm

 Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng
tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật.
 Kí hiệu: U.
 Đơn vị: jun (J).

Vậy nội năng của một vật
phụ thuộc vào những yếu
tố nào?

I

Khái niệm về nội
năng

2

Đặc điểm

Vận tốc chuyển động hỗn độn
Nhiệt độ Thay đổi
của các phân tử thay đổi
Động năng của
các phân tử thay đổi.
Thể tích

Thay đổi

Khoảng cách giữa
các phân tử thay đổi
Thế năng tương tác
thay đổi.

I

Khái niệm về nội
năng

2

Đặc điểm

 Nội năng của vật phụ thuộc vào nhiệt độ T và thể tích V
của vật.
U = f (T, V)

II

Các cách làm thay đổi nội
năng

Làm thế nào để thay đổi nội năng của:
a. Một miếng kim loại

b. Lượng khí chứa trong một ống xi-lanh
hình trụ có pít – tông di chuyển được

II

Các cách làm thay đổi nội
năng
Tiến hành thí nghiệm

II

Các cách làm thay đổi nội
năng
Tiến hành thí nghiệm

Nước lạnh

II

Các cách làm thay đổi nội
năng

Có hai cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và
truyền năng lượng nhiệt (gọi tắt là truyền nhiệt).

II
1

Các cách làm thay đổi nội
năng

Thực hiện công

 Ví dụ 1: Khi dùng tay thực hiện công bằng cách cọ xát
một miếng kim loại lên sàn nhà thì miếng kim loại nóng lên,
nội năng của nó đã thay đổi.
 Ví dụ 2: Dùng tay ấn mạnh và nhanh pít-tông của một xi
lanh chứa khí làm cho thể tích khí trong xi lanh giảm, đồng
thời khí nóng lên
Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một
dạng năng lượng khác (ví dụ cơ năng) sang nội năng

II
2

Các cách làm thay đổi nội
năng

Truyền nhiệt

 Ví dụ 1: Làm nóng miếng kim loại bằng cách cho nó tiếp
xúc với nguồn nhiệt (thả vào trong nước nóng, hơ trên ngọn
lửa…) => Nội năng của vật tang.
 Ví dụ 2: Làm nóng khối khí bên trong xilanh bằng cách
hơ trên ngọn lửa đèn cồn.
Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa
năng lượng từ dạng này sang dạng khác mà chỉ có sự
truyền nội năng từ vật này sang vật khác.

Thực hiện công

Truyền nhiệt

 Là quá trình ngoại lực tác dụng  Là quá trình làm biến đổi nội
lên vật sinh công và làm cho
năng của vật nhưng không có
nội năng của vật biến đổi
sự thực hiện công
 Có sự chuyển hóa năng
lượng :từ
một dạng khác sang nội năng

 Không có sự chuyển hóa năng
lượng :
Nội năng được truyền từ vật
này sang vật khác

VD:Bơm xe đạp,

VD:Nấu nước sôi,

II
3

Các cách làm thay đổi nội
năng
Nhiệt lượng và nhiệt dung riêng

a. Nhiệt lượng (Q)
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyến nhiệt gọi
là nhiệt lượng, Nhiệt lượng vật trao đối (toả ra hoặc nhận
vào) được xác định bằng công thức
Q = mc(T2 – T1)
m: Khối lượng (kg)
Q: Nhiệt lượng (J)
c: Nhiệt dung riêng (J/kg.K)
T1, T2: Nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ lúc sau của vật (K)

II
3

Các cách làm thay đổi nội
năng
Nhiệt lượng và nhiệt dung riêng

b. Nhiệt dung riêng (c)
Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần truyền cho
l kg chất đó để làm cho nhiệt độ của nó tăng thêm 1 độ (1 oC
Q
hoặc 1K).
c
m T2  T 1
Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K nghĩa là nhiệt
lượng cần truyền cho 1kg nhôm để làm nhiệt độ của nó
tăng thêm 1K là 880J.

III
1

ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC
Định luật 1 của nhiệt động lực học

Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và
nhiệt lượng mà hệ nhận được
U = A + Q
U: Độ biến thiên nội năng của hệ.

III
2

ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC
Quy ước dấu

III

ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC

Khối khí thực hiện chu trình
3
Khi thực hiện một quá trình kín (còn gọi là chu
trình) thì trạng thái cuối (2) trùng với trạng thái
đầu (1).
Từ định luật 1 của nhiệt động lực học ta thu được:
U = A + Q = 0 => Q = - A.

Như vậy, khi khối khí nhận nhiệt từ môi trường thì nhiệt lượng đó chuyển
thành công thực hiện ra bên ngoài. Đây cũng là một phần nguyên tắc hoạt
động của động cơ nhiệt, nghĩa là một động cơ nhiệt muốn sinh công thì phải
nhận nhiệt.

III

ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC

4 Động cơ nhiệt
a. Định nghĩa: Động cơ nhiệt là động cơ
hoạt động dựa trên nguyên tắc biến nội
năng của nhiên liệu thành cơ năng
b. Cấu tạo: Gồm 3 bộ phận chính
 Nguồn nóng: có nhiệt độ T1 cung cấp
nhiệt lượng cho động cơ.
 Bộ phận phát động: Trong đó tác nhân
nhận nhiệt từ nguồn nóng, giãn nở sinh
công (hơi nước, nhiên liệu)

 Nguồn lạnh: Có nhiệt độ T2
III

ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC

4 Động cơ nhiệt
c. Hiệu suất động cơ nhiệt:
A Q1  Q2
H 
Q1
Q1

Trong đó:
A: Công mà động cơ nhiệt thực hiện
Q1: Nhiệt lượng do nguồn nóng cung cấp
Q2: Nhiệt lượng do nguồn lạnh nhận được

III

ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC
HỌC

4 Động cơ nhiệt

Động cơ hơi nước và động cơ đốt trong