Vật lí 12 - Chương 1: Vật lí nhiệt

Tổng quan

Ngày hôm nay chúng ta sẽ bắt đầu với những khái niệm nền tảng của vật lí nhiệt. Đây là những viên gạch đầu tiên để xây dựng sự hiểu biết về cách năng lượng hoạt động ở cấp độ vi mô và vĩ mô.

1. Nội năng (U)

• Định nghĩa: Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
  • Động năng phân tử: Năng lượng do chuyển động không ngừng của các phân tử (chuyển động tịnh tiến, quay, dao động). Chuyển động này càng nhanh, động năng càng lớn.
  • Thế năng phân tử: Năng lượng tương tác giữa các phân tử (lực hút và lực đẩy). Thế năng này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử.
• Yếu tố ảnh hưởng: Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
  • Nhiệt độ tăng → Chuyển động phân tử nhanh hơn → Động năng tăng → Nội năng tăng.
  • Thể tích thay đổi → Khoảng cách phân tử thay đổi → Thế năng thay đổi → Nội năng thay đổi.

2. Nhiệt độ (T)

• Khái niệm: Nhiệt độ là đại lượng vật lí đặc trưng cho mức độ chuyển động hỗn loạn của các phân tử cấu tạo nên vật. Nó là số đo "độ nóng" hay "độ lạnh" của một vật.
• Lưu ý: Nhiệt độ là một đại lượng trạng thái, không phải là năng lượng.
• Các thang đo nhiệt độ:
  • Celsius (°C): Phổ biến trong đời sống. 0°C là điểm đóng băng của nước, 100°C là điểm sôi của nước (ở áp suất chuẩn).
  • Kelvin (K): Thang đo nhiệt độ tuyệt đối, dùng trong khoa học. 0 K (độ không tuyệt đối) là nhiệt độ mà tại đó mọi chuyển động nhiệt của phân tử đều ngừng lại. K = °C + 273.15.

3. Nhiệt lượng (Q)

• Định nghĩa: Nhiệt lượng là số đo phần nội năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Đây là năng lượng đang được truyền đi do sự chênh lệch nhiệt độ.
• Phân biệt Nhiệt lượng và Nội năng:
  • Nội năng: Là năng lượng tồn tại bên trong một vật.
  • Nhiệt lượng: Là năng lượng được trao đổi giữa các vật.
  • Ví dụ: Một cốc nước nóng có nội năng. Khi bạn chạm tay vào, nhiệt lượng truyền từ cốc nước sang tay bạn, làm nội năng của tay bạn tăng lên và nội năng của cốc nước giảm đi.

Bài tập ví dụ:

Một thỏi đồng và một thỏi nhôm có cùng khối lượng và cùng được nung nóng đến 100°C. Nội năng của chúng có bằng nhau không? Tại sao?

• Trả lời: Không. Mặc dù cùng khối lượng và nhiệt độ, nhưng đồng và nhôm có cấu trúc phân tử và lực tương tác giữa các phân tử khác nhau. Do đó, tổng động năng và thế năng phân tử (tức nội năng) của chúng sẽ khác nhau.

Nắm vững kiến thức chương Vật lí nhiệt trong chương trình Vật lí lớp 12, dựa trên danh sách phát YouTube '2008 HỌC SỚM KIẾN THỨC 12 - CHƯƠNG 1: VẬT LÍ NHIỆT'.