Bài 60. Định luật bảo toàn năng lượng
I – SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG CÁC HIỆN TƯỢNG CƠ, NHIỆT, ĐIỆN
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng
a) Thí nghiệm
Thả cho viên bi sắt lăn xuống từ điểm A có độ cao h1. Quan sát chuyển động của bi, đánh dấu vị trí của bi khi lên đến điểm B có độ cao lớn nhất h2 ở bên phải.
Những phép đo chính xác cho biết phần cơ năng bị hao hụt đi đúng bằng phần nhiệt năng mới xuất hiện. Hiệu suất của thiết bị luôn luôn nhỏ hơn 1. Người ta thừa nhận rằng cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
b) Kết luận 1
Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Nếu cơ năng của vật tăng thêm so với ban đầu thì phần tăng thêm là do dạng năng lượng khác chuyển hóa thành.
2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng
Kết luận 2
Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
II - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
III - VẬN DỤNG
C6.
Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu?
Hướng dẫn:
Động cơ vĩnh cửu không thể hoạt động được vì trái với định luật bảo toàn năng lượng. Động cơ hoạt động được là có cơ năng. Cơ năng này không thể tự sinh ra. Muốn có cơ năng này bắt buộc phải cung cấp cho máy một năng lượng ban đầu (dùng năng lượng của nước hay củi đốt than, củi, dầu..).
C7.
Trên hình 60.3 vẽ một bếp củi đun cải tiến. Hãy giải thích vì sao dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân ở hình 60.4.
Hướng dẫn:
Nhiệt năng do củi cung cấp một phần vào nồi làm nóng nước, phần còn lại truyền cho môi trường xung quanh theo định luật bảo toàn năng lượng. Bếp củi cải tiến có vách cách nhiệt, giữ cho nhiệt năng ít bị truyền ra ngoài, tận dụng được nhiệt năng để đun hai nồi nước, do vậy dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân.
Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng
a) Thí nghiệm
Thả cho viên bi sắt lăn xuống từ điểm A có độ cao h1. Quan sát chuyển động của bi, đánh dấu vị trí của bi khi lên đến điểm B có độ cao lớn nhất h2 ở bên phải.
Những phép đo chính xác cho biết phần cơ năng bị hao hụt đi đúng bằng phần nhiệt năng mới xuất hiện. Hiệu suất của thiết bị luôn luôn nhỏ hơn 1. Người ta thừa nhận rằng cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
b) Kết luận 1
Trong các hiện tượng tự nhiên, thường có sự biến đổi giữa thế năng và động năng, cơ năng luôn luôn giảm. Phần cơ năng hao hụt đi đã chuyển hóa thành nhiệt năng.
Nếu cơ năng của vật tăng thêm so với ban đầu thì phần tăng thêm là do dạng năng lượng khác chuyển hóa thành.
2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng
Kết luận 2
Trong động cơ điện, phần lớn điện năng chuyển hóa thành cơ năng. Trong các máy phát điện, phần lớn cơ năng chuyển hóa thành điện năng. Phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho máy. Phần năng lượng hao hụt đi đã biến đổi thành dạng năng lượng khác.
II - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
III - VẬN DỤNG
C6.
Hãy giải thích vì sao không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu?
Hướng dẫn:
Động cơ vĩnh cửu không thể hoạt động được vì trái với định luật bảo toàn năng lượng. Động cơ hoạt động được là có cơ năng. Cơ năng này không thể tự sinh ra. Muốn có cơ năng này bắt buộc phải cung cấp cho máy một năng lượng ban đầu (dùng năng lượng của nước hay củi đốt than, củi, dầu..).
C7.
Trên hình 60.3 vẽ một bếp củi đun cải tiến. Hãy giải thích vì sao dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân ở hình 60.4.
Hướng dẫn:
Nhiệt năng do củi cung cấp một phần vào nồi làm nóng nước, phần còn lại truyền cho môi trường xung quanh theo định luật bảo toàn năng lượng. Bếp củi cải tiến có vách cách nhiệt, giữ cho nhiệt năng ít bị truyền ra ngoài, tận dụng được nhiệt năng để đun hai nồi nước, do vậy dùng loại bếp này lại tiết kiệm được củi đun hơn là dùng kiềng ba chân.
Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
