Chào các em học sinh thân mến của lớp 12 Vật lý! Hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau phân tích và giải quyết một bài tập liên quan đến định luật 1 Nhiệt động lực học. Đây là một kiến thức rất quan trọng và sẽ theo chúng ta trong suốt chương trình Vật lý 12.

Bài toán của chúng ta ngày hôm nay như sau:

Nội năng của khối khí tăng 10J khi truyền cho nó một nhiệt lượng 30J. Khi đó khối khí đã thực hiện công là bao nhiêu?

Để giải bài toán này, chúng ta cần áp dụng định luật 1 Nhiệt động lực học. Các em còn nhớ định luật này phát biểu như thế nào không?

Nhắc lại định luật 1 Nhiệt động lực học:

Định luật 1 Nhiệt động lực học phát biểu rằng: “Độ biến thiên nội năng của một hệ bằng tổng nhiệt lượng truyền cho hệ và công thực hiện lên hệ.”

Chúng ta có thể biểu diễn định luật này bằng công thức toán học:

\( \Delta U = Q + A \)

Trong đó:

• \( \Delta U \) là độ biến thiên nội năng của hệ (đơn vị Joules – J).
• \( Q \) là nhiệt lượng truyền cho hệ (đơn vị Joules – J).
• \( A \) là công thực hiện lên hệ (đơn vị Joules – J).

Phân tích đề bài:

Bây giờ, chúng ta hãy xem xét các đại lượng mà đề bài đã cho:

• Nội năng của khối khí tăng 10J. Điều này có nghĩa là độ biến thiên nội năng \( \Delta U \) là dương và bằng 10J.
• Truyền cho nó một nhiệt lượng 30J. Điều này có nghĩa là nhiệt lượng \( Q \) truyền vào hệ là dương và bằng 30J.
• Chúng ta cần tìm công mà khối khí đã thực hiện. Lưu ý, trong công thức \( \Delta U = Q + A \), \( A \) là công thực hiện lên hệ. Nếu đề bài hỏi công mà khối khí thực hiện, chúng ta sẽ ký hiệu là \( A_{khí} \) và nó sẽ có dấu ngược lại với công thực hiện lên hệ. Nghĩa là, \( A_{khí} = -A \).

Các bước giải:

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

Theo đề bài:

• \( \Delta U = +10 \, \text{J} \) (nội năng tăng)
• \( Q = +30 \, \text{J} \) (truyền nhiệt cho khối khí)
• Cần tìm công mà khối khí thực hiện. Gọi công này là \( A_{khí} \).

Bước 2: Áp dụng định luật 1 Nhiệt động lực học.

Chúng ta có công thức:

\( \Delta U = Q + A \)

Trong đó, \( A \) là công thực hiện lên hệ. Nếu khối khí thực hiện công \( A_{khí} \), thì công thực hiện lên hệ sẽ là \( A = -A_{khí} \).

Thay \( A = -A_{khí} \) vào công thức trên, ta được:

\( \Delta U = Q – A_{khí} \)

Bước 3: Thay số và tính toán.

Bây giờ, chúng ta sẽ thay các giá trị đã biết vào công thức:

\( 10 \, \text{J} = 30 \, \text{J} – A_{khí} \)

Để tìm \( A_{khí} \), chúng ta chuyển \( A_{khí} \) sang một vế và các số còn lại sang vế kia:

\( A_{khí} = 30 \, \text{J} – 10 \, \text{J} \)
\( A_{khí} = 20 \, \text{J} \)

Kết luận:

Vậy, khi đó khối khí đã thực hiện công là 20J.

Các em thấy đó, bài toán này không quá phức tạp nếu chúng ta nắm vững định luật 1 Nhiệt động lực học và hiểu rõ ý nghĩa của các đại lượng trong công thức. Luôn nhớ chú ý đến dấu của các đại lượng nhiệt lượng và công nhé!

Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại đặt câu hỏi cho thầy.