Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Năng lượng

• 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.
• Cách nhận biết một vật có năng lượng hay không, Căn cứ vào: Nếu một vật có khả năng thực hiện công (cơ năng) hay làm nóng các vật khác (nhiệt năng) thì vật đó có năng lượng.

2. Các dạng năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng giữa chúng.

2.1. Các dạng năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng

• Mọi quá trình biến đổi trong tự nhiên đều có kèm theo sự biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
• Ta có thể nhận biết được các dạng năng lượng như hóa năng, quang năng, điện năng khi chúng chuyển hóa thành cơ năng hay nhiệt năng.

2.2. Cách nhận biết các dạng năng lượng

• Nếu ta thấy vật đó chuyển động tức vật đó có cơ năng.
• Nếu vật có khả năng làm cho vật khác nóng lên (bằng cảm giác hay bằng nhiệt kế) thì vật đó có nhiệt năng.
• Các dạng năng lượng không thể nhận biết trực tiếp đó là: Điện năng, hóa năng và quang năng. Nhưng ta cũng có thể nhận biết chúng bằng cách thông qua sự chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác như: cơ năng và nhiệt năng.

Bài tập minh họa

Bài 1: 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?

Hướng dẫn giải:

Quang năng của ánh sáng mặt trời biến đổi thành nhiệt năng làm nóng nước; Nước nóng bốc hơi thành mây bay lên cao có thế năng; Giọt mưa từ đám mây rơi xuống thì thế năng chuyển thành động năng; Nước từ trên cao chảy xuống suối, sông ra biển thì thế năng của nước biển thành động năng.

Bài 2: Con người muốn hoạt động (đi lại, giữ ấm cơ thể…) cần phải có năng lượng. Năng lượng đó do đâu mà có và đã được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào?

Hướng dẫn giải:

Thức ăn vào cơ thể xảy ra các phản ứng hóa học, hóa năng biến thành nhiệt năng làm nóng cơ thể, hóa năng thành cơ năng làm các cơ bắp hoạt động.

B. Bài tập trong sách giáo khoa

Bài C1 (trang 154 SGK Vật Lý 9): Ở các lớp dưới, ta đã làm quen với khái niệm năng lượng. Hãy chỉ ra trường hợp nào dưới đây có cơ năng (năng lượng cơ học).

– Tảng đá nằm dưới mặt đất.

– Tảng đá được nâng lên khỏi mặt đất

– Chiếc thuyền chạy trên mặt nước.

Hướng dẫn giải:

Tảng đá được nâng lên khỏi mặt dất (có khả năng thực hiện công cơ học).

Bài C2 (trang 154 SGK Vật Lý 9): Những biểu hiện nào dưới đây là biểu hiện của nhiệt năng?

– Làm cho vật nóng lên.

– Truyền âm được.

– Phản chiếu được ánh sáng.

– Làm cho vật chuyển động.

Hướng dẫn giải:

Làm cho vật nóng lên.

Bài C3 (trang 154 SGK Vật Lý 9): Trên hình 59.1 SGK 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 chuyển hóa từ dạng nào sang dạng nào qua các bộ phận (1), (2) của mỗi thiết bị. Điền vào chỗ trống tên của dạng năng lượng xuất hiện ở bộ phận đó.

Hướng dẫn giải:

Thiết bị A: (1) cơ năng thành điện năng, (2) điện năng thành nhiệt năng.

Thiết bị B: (1) điện năng thành cơ năng, (2) động năng thành động năng.

Thiết bị C: (1) hóa năng thành nhiệt năng, (2) nhiệt năng thành cơ năng.

Thiết bị D: (1) hóa năng thành điện năng, (2) điện năng thành nhiệt năng.

Thiết bị E: (2) quang năng thành nhiệt năng.

Bài C4 (trang 155 SGK Vật Lý 9): Trong các trường hợp ở hình 59.1 SGK ta nhận biết được điện năng, hóa năng, quang năng khi chúng ta được chuyển hóa thành dạng năng lượng nào?

Hướng dẫn giải:

Hóa năng thành cơ năng trong thiết bị C.

Hóa năng thành nhiệt năng trong thiết bị D.

Quang năng thành nhiệt năng trong thiết bị E.

Điện năng thành cơ năng trong thiết bị B.

Bài C5 (trang 156 SGK Vật Lý 9): Ngâm một dây điện trở vào một bình cách nhiệt đựng 2 lít nước. Cho dòng điện chạy qua dây này trong một thời gian, nhiệt độ nước trong bình tăng từ 20oC lên 80oC. Tính phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200J.kg.K.

Hướng dẫn giải:

Nhiệt lượng mà nước nhận được làm cho nước nóng lên tính theo công thức:

Q = mc(t2o – t1o) = 2.4.200(80 – 20) = 504000J.

Nhiệt lượng này do dòng điện tạo ra và truyền cho nước, vậy có thể nói rằng dòng điện có năng lượng, gọi là điện năng. Chính điện năng này đả chuyển thành nhiệt năng làm nước nóng lên. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng cho các hiện tượng nhiệt và điện, ta có thể nói phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước là 504000J.

C. Một số bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Biểu hiện nào dưới đây là biểu hiện của nhiệt năng?

A. Làm cho vật nóng lên.

B. Truyền âm được.

C. Phản chiếu được ánh sáng.

D. Làm cho vật chuyển động.

Câu 2: Ngâm một dây điện trở vào một bình cách nhiệt đựng 2 lít nước. Cho dòng điện chạy qua dây này trong một thời gian, nhiệt độ nước trong bình tăng từ 20∘C lên 80∘C. Tính phần điện năng mà dòng điện đã truyền cho nước. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4 200J/kg.K.

A. 404 000 (J)

B. 504 000 (J)

C. 554 000 (J)

D. 644 000 (J)

Câu 3: Trường hợp nào vật có cơ năng (năng lượng cơ học), nếu lấy mặt đất làm mốc.

A. Tảng đá nằm trên mặt đất

B. Tảng đá được nâng lên khỏi mặt đất.

C. Chiếc thuyền chạy trên mặt nước.

D. Em học sinh đang ngồi học bài

Câu 4: Ta nhận biết được một vật có năng lượng khi vật đó có khả năng…

A. thực hiện công

B. làm nóng các vật khác

C. A và B đều đúng

D. A và B đều sai

Câu 5: Ta nhận biết được hóa năng, điện năng, quang năng khi nào ?

A. chuyển hóa thành cơ năng hay nhiệt năng.

B. chuyển hóa thành động năng hay thế năng.

C. chuyển hóa thành cơ năng hay nội năng.

D. chuyển hóa thành hóa năng hay quang năng. Bắt đầu th

Bài viết gợi ý: