Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, cô và các em sẽ cùng nhau giải một bài tập vật lý rất thú vị liên quan đến nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học. Bài tập này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự trao đổi năng lượng giữa hệ và môi trường.

Chúng ta cùng xem xét đề bài: “Chất khí trong xy lanh nhận nhiệt hay tỏa nhiệt một lượng là bao nhiêu nếu như thực hiện công 170J lên khối khí và nội năng khối khí tăng thêm 170J ?”

Để giải bài tập này, chúng ta sẽ vận dụng kiến thức về Nguyên lý thứ nhất của Nhiệt động lực học.

Bước 1: Xác định các đại lượng đã cho và cần tìm.

Theo đề bài, chúng ta có:
– Công thực hiện lên khối khí: Đây là công mà môi trường thực hiện lên hệ. Vì công này được thực hiện “lên” khối khí, nên nó có dấu dương theo quy ước của chúng ta trong Sách giáo khoa Vật lý lớp 10. Ký hiệu là \(A\).
\(A = 170 \, J\)

– Độ tăng nội năng của khối khí: Đây là sự thay đổi nội năng của hệ. Vì nội năng “tăng thêm”, nên độ biến thiên nội năng có dấu dương. Ký hiệu là \(\Delta U\).
\(\Delta U = 170 \, J\)

– Đại lượng cần tìm: Lượng nhiệt mà chất khí nhận được hay tỏa ra. Ký hiệu là \(Q\).

Bước 2: Nhớ lại công thức của Nguyên lý thứ nhất của Nhiệt động lực học.

Nguyên lý thứ nhất của Nhiệt động lực học phát biểu rằng: “Độ biến thiên nội năng của một hệ bằng tổng nhiệt lượng mà hệ nhận được và công mà hệ nhận được từ bên ngoài”.

Công thức toán học của nguyên lý này được viết là:
\[ \Delta U = Q + A \]
Trong đó:
– \(\Delta U\) là độ biến thiên nội năng của hệ.
– \(Q\) là nhiệt lượng mà hệ nhận được (nếu \(Q\) âm thì hệ tỏa nhiệt).
– \(A\) là công mà hệ nhận được từ bên ngoài (nếu \(A\) âm thì hệ thực hiện công ra bên ngoài).

Bước 3: Áp dụng công thức và thay số để tìm \(Q\).

Chúng ta đã có \(\Delta U = 170 \, J\) và \(A = 170 \, J\). Ta cần tìm \(Q\).
Thay các giá trị đã biết vào công thức:
\[ 170 \, J = Q + 170 \, J \]

Để tìm \(Q\), chúng ta thực hiện phép trừ:
\[ Q = 170 \, J – 170 \, J \]
\[ Q = 0 \, J \]

Bước 4: Kết luận về lượng nhiệt.

Kết quả tính toán cho thấy \(Q = 0 \, J\).
Điều này có nghĩa là chất khí không nhận nhiệt và cũng không tỏa nhiệt từ môi trường. Lượng nhiệt trao đổi bằng không.

Trả lời:
Chất khí trong xy lanh không nhận nhiệt cũng không tỏa nhiệt. Lượng nhiệt trao đổi bằng 0 Jun.

Các em thấy đó, qua bài tập này, chúng ta đã thấy được mối liên hệ giữa độ tăng nội năng, công thực hiện và nhiệt lượng trao đổi. Một trường hợp đặc biệt xảy ra khi lượng nhiệt trao đổi bằng không.

Các em có câu hỏi nào không? Nếu không, chúng ta sẽ chuyển sang bài tập tiếp theo.