Định luật 1 của nhiệt động lực học SVIP

I. NỘI NĂNG

1. Khái niệm

Vì các phân tử chuyển động không ngừng nên chúng có động năng. Động năng phân tử phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử.

Vì các phân tử tương tác với nhau nên chúng có thế năng. Thế năng phân tử phụ thuộc vào khoảng các giữa các phân tử.

Tổng của động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên hệ là nội năng của hệ.

Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật, được kí hiệu bằng chữ U và có đơn vị là jun (J).

2. Các cách làm biến đổi nội năng

Có hai cách làm thay đổi nội năng là thực hiện công và truyền năng lượng nhiệt (gọi tắt là truyền nhiệt).

Thực hiện công

• Vì nội năng phụ thuộc thể tích của hệ nên nếu làm thể tích của hệ thay đổi thì nội năng thay đổi. 
• Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác sang nội năng.

Truyền nhiệt

• Vì nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ nên nếu làm thay đổi nhiệt độ của hệ thì nội năng của hệ thay đổi. 

II. ĐỊNH LUẬT I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

Mối liên hệ giữa nội năng của một hệ với năng lượng của các phân tử tạo nên hệ được diễn tả bằng định luật 1 của nhiệt động lực học.

Nếu vật vừa nhận được công vừa được truyền nhiệt thì: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.

Kí hiệu \(\Delta U\) là độ biến thiên nội năng, \(Q\) và \(A\) tương ứng là nhiệt lượng và công mà hệ nhận được, ta có:

\(\Delta U=A+Q\)

Quy ước về dấu của \(A\) và \(Q\) trong hệ thức trên:

• \(Q>0\): Vật nhận nhiệt lượng từ vật khác.
• \(Q< 0\): Vật truyền nhiệt lượng cho vật khác.
• \(A>0\): Vật nhận công từ vật khác.
• \(A< 0\): Vật thực hiện công lên vật khác.

Lưu ý: Vật ở đây là vật rắn, khối chất lỏng và khối chất khí.

1. Nội năng của một hệ là tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử tạo nên hệ.

3. Định luật I của nhiệt động lực học thể hiện sự bảo toàn năng lượng: \(\Delta U=Q+A\) (độ biến thiên nội năng = nhiệt lượng nhận được + công nhận được).