Bài giảng Bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng

Người soạn:  
Ngày soạn:  	 
 CHƯƠNG VI:
	 CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
 BÀI 32: 
 NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG
Tiết: 57
Mục tiêu
Về kiến thức:
Phát biểu được khái niệm nội năng trong nhiệt động lực học.
Chứng minh được nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
Phân biệt được sự khác nhau của hai khái niệm nội năng và nhiệt lượng.
Nêu được ví dụ cụ thể về thực hiện công.
Về kĩ năng:
Áp dụng kiến thức về hình thức thực hiện công để phân tích, giải thích một số hiện tượng về sự thay đổi nội năng trong đời sống.
Thái độ:
+ Giúp học sinh có hứng thú học tập, tích cực phát biểu, đóng góp ý kiến xây dựng bài học.
+ Giúp học sinh có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lý vào đời sống.
Chuẩn bị:
Giáo viên: 
Miếng kim loại cho thí nghiệm hình 32.1 a.
Chuẩn bị hình ảnh minh họa cho thí nghiệm hình 32.1 b.
Học sinh:
Ôn lại kiến thức về các dạng năng lượng đã học: động năng, thế năng, cơ năng, nhiệt năng
Đọc bài mới.
Tiến trình dạy học.
1. Ổn định lớp.
2. Kiểm tra bài cũ: Không.
à Giới thiệu chương và đặt vấn đề:
Nhiệt động lực học xuất hiện như một ngành của vật lý học, ra đời vào khoảng giữa thế kỉ XIX. Nhiệt động lực học nghiên cứu sự chuyển nhiệt lượng thành công cơ học để làm cơ sở lý thuyết cho hoạt động của các động cơ nhiệt. Cơ sở của nhiệt động lực học là hai định luật cơ bản gọi là nguyên lí I và nguyên lí II mà ta sẽ được nghiên cứu trong chương này.Còn sau đây ta sẽ tìm hiểu bài đầu tiên: Nội năng và sự biến thiên nội năng.
Trong đời sống ta thường gặp các hiện tượng như: Khi bơm xe đạp và khi bánh xe căng lên thì thân ống bơm bị nóng lên; Khi đang đóng đinh vào gỗ, mũ đinh nóng lên nhưng rất ít và lúc đinh đã đóng chắc vào gỗ rồi, chỉ cần đóng thêm vài cái nữa là đinh nóng lên rất nhiều. Các hiện tượng trên được giải thích như thế nào? Để giải thích một cách đúng đắn ta cần tìm hiểu kĩ bài học hôm nay.
3. Hoạt động dạy học
Hoạt động 1: Nhắc lại kiến thức, đồng thời tìm hiểu khái niệm nội năng.
Hoạt động giáo viên
Hoạt động học sinh
Nội dung
– Thế nào là cơ năng?
– Thế nào là động năng?
– Thế nào là thế năng? Cho ví dụ? (hay thế năng là năng lượng do đâu mà có? Cho ví dụ?).
– Ở bài cấu tạo chất ta đã được biết vật chất được cấu tạo từ các phần tử riêng lẽ gọi là phân tử. Mà vật chất có động năng và thế năng. Liệu các phân tử cấu tạo nên vật có động năng, thế năng không?
– Gọi một học sinh đọc mục 1.nội năng là gì?
– Vậy các phân tử có động năng không? Tại sao?
– Còn thế năng thì sao, nó có tồn tại trong phân tử không?
– Gọi một học sinh cho ý kiến về câu trả lời của bạn.
– Hoàn chỉnh câu trả lời của học sinh
– Động năng và thế năng phân tử phụ thuộc vào yếu tố nào?
– Sự phân bố các phân tử hay còn gọi là khoảng cách các phân tử.Và trong nhiệt động lực học người ta gọi tổng động năng và thế năng của các phân tử được đề cập ở trên là nội năng của vật.
– Phát biểu khái niệm nội năng?
– Đơn vị của nội năng là gì?
– Sao nội năng lại có đơn vị là Jun?
à Thảo luận nhóm: hai học sinh ngồi kế nhau cùng thảo luận:
– Gọi học sinh đọc C1:
– Hướng dẫn học sinh qua sơ đồ sau:
 Nội năng
Động năng phân tử + Thế năng phân tử
(phụ thuộc (phụ thuộc khoảng 
vận tốc phân tử) cách các phân tử)
 T V
-Xét xem nhiệt độ và thể tích lần lượt ảnh hưởng đến động năng và thế năng phân tử như thế nào?
– Hoàn chỉnh câu trả lời của học sinh.
– Gọi học sinh đọc C2:
– Thế nào là khí lí tưởng?
– Nhưng do các phân tử chất khí ở rất xa nhau nên ta có thể bỏ qua sự va chạm giữa chúng. Có nghĩa là bỏ lực tương tác giữa các phân tử. Khi bỏ qua lực tương tác giữa các phân tử sẽ có ảnh hưởng như thế nào đến nội năng của nó?
– Nhận xét câu trả lời của học sinh
– Lưu ý cho học sinh: Phân biệt hai khái niệm nội năng và nhiệt năng: Nội năng là tổng động năng và thế năng phân tử. Còn nhiệt năng chỉ là tổng động năng chuyển động phân tử.
– Như vậy nội năng của khí lí tưởng đồng nhất với khái niệm nhiệt năng của nó có đúng không? Phân tích?
– Hoàn chỉnh câu trả lời của học sinh.
– Trong nhiệt động lực học người ta không quan tâm đến nội năng của vật mà quan tâm đến độ biến thiên nội năng của vật. Kí hiệu: .
– Hiểu thế nào là độ biến thiên nội năng của vật?
– Nội năng có thể được thay đổi bằng những cách nào? Ta sang mục tiếp theo.
– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng.
– Động năng là dạng năng lượng có được do chuyển động.
– Thế năng là năng lượng mà vật có được do tương tác giữa các vật hoặc các phần của vật.Ví dụ: Vật được đưa lên độ cao nào đó.
– Các phân tử có động năng vì các phân tử chuyển động không ngừng.
– Các phân tử có thế năng vì giữa các phần tử có tương tác.
– Động năng phân tử phụ thuộc vào vận tốc. Thế năng phân tử phụ thuộc vào sự phân bố các phân tử.
– Nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử (trong nhiệt động lực học). 
– Jun.
– Vì nội năng cũng là một dạng năng lượng.
- Nhiệt độ thay đổi vận tốc chuyển động hỗn loạn của các phân tử thay đổi động năng phân tử thay đổi.
-Thể tích thay đổi khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật thay đổi thế năng thay đổi theo.
Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích.
– Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác với nhau khi va chạm được gọi là khí lí tưởng.
– Bỏ qua lực tương tác giữa các phân tử nghĩa là bỏ qua thế năng phân tử. Nội năng chỉ còn lại động năng phân tử mà động năng phân tử phụ thuộc nhiệt độ nội năng của KLT chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
– Nội năng của khí lí tưởng đồng nhất với khái niệm nhiệt năng của nó vì khí lí tưởng đã bỏ qua thế năng phân tử chỉ còn lại tổng động năng phân tử cũng chính là khái niệm nhiệt năng.
– Là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.
 Bài 32:
NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG
NỘI NĂNG
Nội năng
- Định nghĩa: Trong nhiệt động lực học người ta gọi tổng động năng và thế năng của các phân tử là nội năng của vật.
- Kí hiệu: U.
- Đơn vị: Jun.
- Đặc điểm: Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích.
2.Độ biến thiên nội năng
- Độ biến thiên nội năng là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.
Hoạt động 2: Tìm hiểu các cách làm thay đổi nội năng
Hoạt động giáo viên
Hoạt động học sinh
Nội dung
– Kết hợp SGK, cho biết có mấy cách làm thay đổi nội năng. Kể tên?
– Ta tìm hiểu hình thức thay đổi nội năng thứ nhất, đó là thực hiện công.
– Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích, để làm thay đổi nội năng ta có thể thay đổi hoặc nhiệt độ hoặc thể tích, hoặc thay đổi cả nhiệt độ và thể tích.
– Cho cả lớp cùng thực hiện thí nghiệm: Chà thanh thước nhựa lên trên tờ giấy đặt trên bàn. Sau một thời gian chà xát, yêu cầu các em đặt thanh thước lên tay và nêu hiện tượng.
– Treo hình 32.1 b phóng to lên bảng:
 -Giới thiệu đâu là pit-tông và đâu là xi-lanh.
 - Khi thực hiện công để ấn mạnh và nhanh pit-tông của xi lanh chứa khí thì thể tích khí trong xi lanh giảm, đồng thời khí nóng lên (tức ta đã thay đổi thể tích, nhiệt độ của khối khí).
– Trên đây là 2 các cách làm thay đổi nội năng, và ta nói nội năng được biến đổi do thực hiện công.
– Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ dạng năng lượng khác sang nội năng. Năng lượng trong 2 thí nghiệm nói trên là cơ năng.
– Nêu vài ví dụ về sự thay đổi nội năng bằng hình thức thực hiện công?
– Nhận xét câu trả lời của học sinh.
– Bằng cách khác ta cũng có thể làm cho miếng nhôm và không khí trong pit-tông nóng lên.Ta sẽ tìm hiểu ở tiết sau.
– Hai cách: Thực hiện công và truyền nhiệt.
– Thanh thước bị nóng lên
– Học sinh nêu vài ví dụ.
II. CÁC CÁCH LÀM THAY ĐỔI NỘI NĂNG.
1. Thực hiện công
a) Thí nghiệm 1
-Dụng cụ thí nghiệm
-Tiến hành thí nghiệm
- Kết quả: Miếng kim loại nóng lênnội năng thay đổi.
b) Thí nghiệm 2
-Dụng cụ thí nghiệm
-Tiến hành thí nghiệm
- Kết quả: Thể tích không khí giảm, đồng thời nhiệt độ tăngnội năng thay đổi.
- Thực hiện công là một hình thức truyền năng lượng trong đó có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng.
Củng cố, vận dụng:
à Giải thích hiện tượng đầu bài:
 + Khi bơm xe đạp và khi bánh xe căng lên thì thân ống bơm bị nóng lên vì khi đó gần như toàn bộ công đã chuyển hóa thành nội năng nội năng của hệ tăng nhiệt độ tăng lên.
 + Khi đóng đinh: Lúc mới đóng thì công một phần chuyển hóa thành động năng cho đinh chuyển động, một phần chuyển hóa thành nội năng. Lúc đinh được đóng chặt vào gỗ thì công chỉ chuyển hóa thành nội năng nội năng tăng nhanh nhiệt độ tăng lên nhanh chóng.
 àLàm vài câu trắc nghiệm nhanh:
Câu 1: Nội năng của vật là:
Tổng động năng và thế năng của vật.
Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
Tổng nhiệt lượng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công.
Nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
Đáp án:B
Câu 2: Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?
Nội năng là một dạng năng lượng.
Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
Nội năng là nhiệt lượng.
Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi.
Đáp án:C
 (Câu hỏi dự trù: Đập búa lên một tấm kẽm và một tấm chì (trong cùng điều kiện đập như nhau), thấy khi đập vào chì búa nảy lên ít hơn. Hỏi miếng kim loại nào nóng lên nhiều hơn? Vì sao?).
Đáp án: Chì nóng lên nhiều hơn. Vì khi đập, động năng của búa chuyển hóa một phần thành nội năng làm vật nóng lên, phần còn lại làm cho búa nảy lên. Khi đập vào chì, búa nảy lên thấp hơn tức là năng lượng chuyển thành nội năng nhiều hơn làm nó nóng lên nhiều hơn.)
5. Bài tập về nhà: Bài 7, 8 SGK.
à Nhắc nhở cuối giờ học: Học bài, làm bài tập về nhà, xem phần tiếp theo.
IV. Rút kinh nghiệm.