Bài tập — Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích. C. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. D. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. B. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. C. Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. C. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học. D. - Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. - Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. B. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. C. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Ví dụ: Một khối khí nhận nhiệt lượng $500,J$ và thực hiện công $200,J$ ra môi trường ngoài. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí.

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Hệ nhận nhiệt nên $Q = +500,J$ . Hệ sinh công nên $A = -200,J$ . Áp dụng định luật I: $\Delta U = A + Q = -200 + 500 = 300,J$ . Vậy nội năng của khối khí tăng thêm $300,J$ .

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Cần bao nhiêu nhiệt lượng để hoá hơi hoàn toàn 0,2 kg nước đang ở 100 °C? Biết $L = 2,3 \times 10^6\ \text{J/kg}$ .

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Đổi 47 °C ra kelvin.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Đổi 500 K ra độ Celsius.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-B, 2-C, 3-D, 4-A.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (B): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích."
- Câu 2 (C): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt."
- Câu 3 (D): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "- Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật."
- Câu 4 (A): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "- Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: - Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật. Nội năng kí hiệu là $U$ , đơn vị là jun ( $J$ ).
- Tổng kết ghi nhớ: Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích.; Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt.; Định luật I: $\Delta U = A + Q$ , chú ý quy ước dấu của $A$ và $Q$ .
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Ví dụ: Một khối khí nhận nhiệt lượng $500,J$ và thực hiện công $200,J$ ra môi trường ngoài. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí.
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học (Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích.; Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt.; Định luật I: $\Delta U = A + Q$ , chú ý quy ước dấu của $A$ và $Q$ .).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Hệ nhận nhiệt nên $Q = +500,J$ . Hệ sinh công nên $A = -200,J$ . Áp dụng định luật I: $\Delta U = A + Q = -200 + 500 = 300,J$ . Vậy nội năng của khối khí tăng thêm $300,J$ .
Bài 4: $Q = 2,3 \times 10^6 \times 0,2 = 460,000\ \text{J}$ .
Bài 5: $47 + 273 = 320\ \text{K}$ .
Bài 6: $500 - 273 = 227\ \text{°C}$ .

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Ví dụ: Một khối khí nhận nhiệt lượng $500,J$ và thực hiện công $200,J$ ra môi trường ngoài. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí.

Lời giải: Hệ nhận nhiệt nên $Q = +500,J$ . Hệ sinh công nên $A = -200,J$ . Áp dụng định luật I: $\Delta U = A + Q = -200 + 500 = 300,J$ . Vậy nội năng của khối khí tăng thêm $300,J$ .

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Cần bao nhiêu nhiệt lượng để hoá hơi hoàn toàn 0,2 kg nước đang ở 100 °C? Biết

L = 2,3 \times 10^6\ \text{J/kg}

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). Đổi 47 °C ra kelvin.

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Đổi 500 K ra độ Celsius.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-B, 2-C, 3-D, 4-A.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (B): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích."
Câu 2 (C): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt."
Câu 3 (D): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "- Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật."
Câu 4 (A): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "- Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: - Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật. Nội năng kí hiệu là $U$ , đơn vị là jun ( $J$ ).
Tổng kết ghi nhớ: Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích.; Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt.; Định luật I: $\Delta U = A + Q$ , chú ý quy ước dấu của $A$ và $Q$ .

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Ví dụ: Một khối khí nhận nhiệt lượng $500,J$ và thực hiện công $200,J$ ra môi trường ngoài. Tính độ biến thiên nội năng của khối khí.
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 2: Nội năng. Định luật I của nhiệt động lực học (Nội năng là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử, phụ thuộc nhiệt độ và thể tích.; Hai cách làm thay đổi nội năng: thực hiện công và truyền nhiệt.; Định luật I: $\Delta U = A + Q$ , chú ý quy ước dấu của $A$ và $Q$ .).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Hệ nhận nhiệt nên $Q = +500,J$ . Hệ sinh công nên $A = -200,J$ . Áp dụng định luật I: $\Delta U = A + Q = -200 + 500 = 300,J$ . Vậy nội năng của khối khí tăng thêm $300,J$ .

Bài 4:

Q = 2,3 \times 10^6 \times 0,2 = 460,000\ \text{J}

Bài 5:

47 + 273 = 320\ \text{K}

Bài 6:

500 - 273 = 227\ \text{°C}