Năng lượng nhiệt

I. Khái niệm về năng lượng nhiệt

Hình 1: Sự chuyển động của các phân tử trong cốc nước

• Do các phân tử tạo nên vật chuyển động không ngừng nên chúng có động năng. Tổng động năng của các phân tử tạo nên vật được gọi là năng lượng nhiệt của vật.
• Năng lượng nhiệt luôn truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Trong quá trình truyền năng lượng nhiệt, phần năng lượng nhiệt mà vật nhận thêm hay mất đi được gọi là nhiệt lượng.
• Đơn vị của nhiệt lượng là jun, kí hiệu là J.

Trường hợp đặt một chiếc thìa vào cốc nước nóng, một lúc sau chạm tay vào thìa, ta cảm thấy nóng.

Hình 2: Thìa được đặt trong cốc nước nóng

Như vậy thìa đã nhận được nhiệt lượng từ nước nóng truyền đến.

•  Sự truyền năng lượng nhiệt có thể được gọi tắt là sự truyền nhiệt. 

II. Nội năng của vật

• Do các phân tử có tương tác với nhau và giữa chúng có khoảng cách nên chúng có thể năng.
• Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật được gọi là nội năng của vật.
•  Vật có nhiệt độ càng cao thì có năng lượng nhiệt càng lớn, tức là các phân tử tạo nên vật chuyển động càng nhanh. Vì thế, nội năng của vật càng lớn. 

Ví dụ:

a) Cốc nước lạnh	b) Cốc nước nóng

Hình 3

So với cốc nước lạnh, ở cốc nước nóng, các phân tử nước chuyển động nhanh hơn, tổng động năng của chúng lớn hơn. Do đó nội năng của cốc nước nóng lớn hơn.

III. Đo năng lượng nhiệt

Thí nghiệm đo năng lượng nhiệt mà vật nhận được làm nhiệt độ của vật tăng từ nhiệt độ t₁ đến nhiệt độ t₂:

Chuẩn bị:

(1) Một bình chứa nước kín có vỏ cách nhiệt

(2) Một dây cấp nhiệt được nhúng trong bình nước

(3) Một nhiệt kế được cắm vào trong bình

(4) Một que khuấy nước

(5) Một nguồn điện

(6) Một oát kế được dùng để đo năng lượng cấp cho bình chứa nước (đơn vị đo là oát giờ, kí hiệu là Wh, với 1 Wh = 3600 J)

(7) Các dây dẫn điện.

Tiến hành:

Hình 4: Đo năng lượng nhiệt bằng oát kế

• Lắp đặt thí nghiệm như hình.
• Đổ nước vào bình sao cho nước chiếm khoảng 3/4 bình chứa. Đọc giá trị ở nhiệt kế chỉ nhiệt độ ban đầu t₁ của nước.
• Nối oát kế với dây cấp nhiệt và nguồn điện. Điều chỉnh hiệu điện thế đến 9 V. Nhấn nút công tắc ON để cấp điện cho dây cấp nhiệt.
• Dùng que khuấy đều nước, đồng thời quan sát sự thay đổi của số chỉ nhiệt lương (trên oát kế) mà nước trong bình nhận được từ dây cấp nhiệt.
• Khi nhiệt độ tăng khoảng 10^oC so với nhiệt độ ban đầu, đọc số chỉ của oát kế.
• Rút ra nhiệt lượng mà nước nhận được để tăng 10^oC so với nhiệt độ ban đầu (coi nhiệt lượng toả ra môi trường là không đáng kể).