Vật lí 12 Bài 3: Nội năng. Định luật 1 của nhiệt động lực học Giải Lý 12 Chân trời sáng tạo trang 20 → 28

Giải bài tập SGK Vật lí 12 trang 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 sách Chân trời sáng tạo giúp các em học sinh lớp 12 xem gợi ý giải các câu hỏi Bài 3: Nội năng, định luật 1 của nhiệt động lực học thuộc Chương 1: Vật lí nhiệt.

Soạn Lý 12 Chân trời sáng tạo Bài 3 các em sẽ biết cách trả lời toàn bộ các câu hỏi bài học này. Đồng thời, qua tài liệu này giúp quý thầy cô tham khảo để soạn giáo án cho học sinh của mình theo chương trình mới. Mời thầy cô và các em cùng theo dõi bài viết dưới đây của Download.vn:

Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 3 - Luyện tập

Luyện tập trang 21

Dựa vào mô hình động học phân tử, hãy giải thích hiện tượng quả bóng bàn bị móp (nhưng chưa bị thủng) khi thả vào cốc nước nóng sẽ phồng trở lại (Hình 3.3).

Lời giải:

Khi thả vào cốc nước nóng, khối khí bên trong quả bóng nhận được nhiệt lượng từ nước nóng, nội năng khối khí tăng lên, thể tích khí tăng lên gây ra lực từ bên trong tác dụng lên vỏ quả bóng làm cho nó phồng trở lại.

Luyện tập trang 22

Lấy ví dụ minh họa về việc làm thay đổi nội năng của một khối chất rắn, khối chất lỏng và khối chất khí bằng cách thực hiện công trong thực tiễn.

Lời giải:

- Cách làm thay đổi nội năng của khối chất rắn: người thợ rèn dùng búa đập vào thanh sắt nhiều lần.

- Cách làm thay đổi nội năng của khối chất lỏng: cho nước vào chai nhựa, đậy kín lại, dùng tay lắc chai nhựa thật nhiều lần, nội năng của nước thay đổi do ma sát của nước với chai.

- Cách làm thay đổi nội năng của khối chất khí: hít một lượng khí vào xilanh, sau đó dùng tay bịt đầu xilanh lại, tay kia kéo lên ấn xuống pittong nhiều lần sẽ làm thay đổi nội năng khối khí.

Luyện tập trang 23

Giải thích tại sao khi hai vật chênh lệch nhiệt độ tiếp xúc với nhau thì nhiệt độ của chúng sẽ tiến đến bằng nhau.

Lời giải:

Khi hai vật chênh lệch nhiệt độ tiếp xúc nhau thì có sự trao đổi nhiệt lượng giữa hai vật.

- Nhiệt lượng từ vật có nhiệt độ cao truyền sang cho vật có nhiệt độ thấp hơn.

- Khi hai vật tiếp xúc với nhau, các phân tử ở vật có nhiệt độ cao sẽ chuyển động nhanh hơn và va chạm với các phân tử ở vật có nhiệt độ thấp. Trong quá trình va chạm, sẽ truyền năng lượng từ các phân tử ở vật có nhiệt độ cao sang các phân tử ở vật có nhiệt độ thấp.

Nên vật có nhiệt độ cao sẽ truyền nhiệt lượng làm nhiệt độ giảm đi, vật có nhiệt độ thấp sẽ nhận nhiệt lượng làm nhiệt độ tăng lên. Quá trình truyền nhiệt sẽ dừng khi nhiệt độ của chúng bằng nhau.

Luyện tập 1 trang 24

Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun 3 lít nước từ nhiệt độ 25°C lên 100°C, biết nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/kg.K.

Lời giải:

Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = mcΔt = 3.4180.(100 − 25) = 940500J

Luyện tập 2 trang 24

Một người thợ rèn nhúng một con dao rựa bằng thép có khối lượng 1,1 kg ở nhiệt độ 850°C vào trong bể nước lạnh để làm tăng độ cứng của lưỡi dao. Nước trong bể có thể tích 200 lít và có nhiệt độ bằng với nhiệt độ ngoài trời là 27°C. Xác định nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt cho thành bể và môi trường bên ngoài. Biết nhiệt dung riêng của thép là 460 J/kg.K; của nước là 4180 J/kg.K.

Lời giải:

Gọi nhiệt độ cân bằng là t

Nhiệt lượng do thép truyền cho nước: Q_toa = m₁c₁Δt₁ = 1,1.460.(850 − t)

Nhiệt lượng do nước nhận được từ thép: Q_thu = m₂c₂Δt₂ = 200.4180.(t − 27)

Khi có sự cân bằng nhiệt:

Q_toa = Q_thu ⇔ 1,1.460.(850 − t) = 200.4180.(t − 27) ⇔ t ≈ 27,5°C

Luyện tập trang 25

Giả sử cung cấp cho vật một công là 200 J nhưng nhiệt lượng bị thất thoát ra môi trường bên ngoài là 120 J. Hỏi nội năng của vật tăng hay giảm bao nhiêu?

Lời giải:

Vật nhận công nên A > 0, nhiệt lượng truyền ra ngoài nên Q < 0

Độ biến thiên nội năng: ΔU = Q + A = −120 + 200 = 80J > 0 nên nội năng tăng.

Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 3 - Vận dụng

Vận dụng trang 24

Hình 3.6 mô tả cách tạo lửa bằng ma sát trong tình huống nguy cấp của con người (như cần sưởi ấm trong thời tiết lạnh, nấu chín thức ăn,... khi không có bật lửa. Hãy giải thích cách tạo ra lửa trong tình huống này.

Lời giải:

Khi quay thanh gỗ nhỏ vào miếng gỗ to ở bên dưới sẽ tạo ra ma sát, quay càng nhanh ma sát càng lớn, nhiệt sinh ra càng nhiều, khi nhiệt đủ lớn sẽ tạo ra lửa.

Vận dụng trang 25

Hãy giải thích nguyên nhân gây ra sự tăng nhiệt độ trong ô tô ở Hình 3.1. Người ta thường sử dụng biện pháp đơn giản nào để hạn chế sự tăng nhiệt độ không khí trong ô tô trong trường hợp này?

Lời giải:

Nguyên nhân sự tăng nhiệt độ trong ô tô do nội năng của khối khí bên trong ô tô tăng lên. Để hạn chế sự tăng nhiệt độ không khí trong ô tô ta nên sử dụng một số cách sau:

- Đỗ ô tô ở dưới bóng mát

- Nếu phải di chuyển dưới trời nắng thì nên bật điều hoà để có sự lưu thông không khí bên ngoài và bên trong.

- Sử dụng nội thất cũng như màu sơn của xe là màu sáng.

- Lắp thêm rèm cửa xe

- Dán tấm kính cách nhiệt

- Có thể mở hé cửa kính xe

Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo Bài 3 - Bài tập

Bài tập 1

Hệ thức nào dưới đây là phù hợp với quá trình một khối khí trong bình kín bị nung nóng?

A. ΔU = A; A > 0.

B. ΔU = Q; Q > 0.

C. ΔU = A; A < 0.

D. ΔU = Q; Q < 0.

Lời giải:

Khí bị nung nóng tức là nó nhận nhiệt lượng, Q > 0, bình kín nên thể tích không đổi, khối khí không sinh công nên A = 0. Chọn đáp án B.

Bài tập 2

Một người cọ xát một miếng sắt dẹt có khối lượng 150 g trên một tấm đá mài. Sau một khoảng thời gian, miếng sắt nóng thêm 12 °C, Tính công mà người này đã thực hiện, giả sử rằng 40% công đó được dùng để làm nóng miếng sắt. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/kg.K.

Lời giải:

Nhiệt lượng mà miếng sắt nhận được: Q = mcΔt = 0,150.460.12 = 828J

Công mà người đã thực hiện: A = 828/40% = 2070J

Bài tập 3

Một ấm đun nước bằng nhôm có ở khối lượng 400 g, chứa 3 lít nước được đun trên bếp. Khi nhận được nhiệt lượng 740 kJ thì ấm đạt đến nhiệt độ là 80°C. Tính nhiệt độ ban đầu của ấm và nước, biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/kg.K. Coi nhiệt lượng mà ấm toả ra bên ngoài là không đáng kể.