Bài 60: Định luật bảo toàn năng lượng

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng cơ, nhiệt, điện

2.1.1. Biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng

  • 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 thành thế năng.
  • Nếu cơ năng của vật tăng thêm so với ban đầu thì phần tăng thêm đó là do năng lượng khác chuyển hóa.

2.1.2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng

  • 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.

2.2. Định luật bảo toàn năng lượng

2.2.1. 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.

2.2.2. Cách giải thích cơ năng của vật tăng lên hay giảm xuống và cách giải thích vật nóng lên hay nguội đi

  • Dựa vào sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác hay từ vật này sang vật khác trong các hiện tượng cơ, nhiệt và điện hoặc trong tự nhiên.
  • Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng.

Bài tập minh họa


Bài 1.

Trong nhà máy thủy điện có một tuabin. Khi tuabin này quay làm cho máy phát điện quay theo, cung cấp cho ta năng lượng điện. Tuabin này quay liên tục nhờ nước ở hồ chứa mà ta không mất công bơm lên. Phải chăng tuabin này là một động cơ vĩnh cửu? Vì sao?

Hướng dẫn giải:

Không phải, muốn cho tuabin chạy, phải cung cấp cho nó năng lượng của nước từ trên cao chảy xuống. Ta không phải bơm nước lên, nhưng chính mặt trời đã cung cấp nhiệt năng làm cho nước bốc hơi bay lên cao thành mây rồi mưa rơi xuống hồ chứa nước trên cao.

Bài 2.

Một cây búa máy rơi từ độ cao h xuống, đập vào đầu một cái cọc sắt ở dưới đất. Dựa vào định luật bảo toàn năng lượng, hãy dự đoán xem búa đập vào cọc sẽ có những dạng năng lượng nào xuất hiện và có hiện tượng gì xảy ra kèm theo?

Hướng dẫn giải:

Nhiệt năng: Đầu cọc bị đập mạnh nóng lên. Cơ năng: Cọc chuyển động ngập sâu vào đất.

Bài 3.

Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống nền đất cứng và bị nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao giảm dần, nghĩa là cơ năng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán xem còn có hiện tượng gì xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng bị nảy lên và rơi xuống.

Hướng dẫn giải:

Không trái với định luật bảo toàn năng lượng,vì một phần cơ năng của quả bóng đã biến thành nhiệt năng khi quả bóng đập vào đất, một phần truyền cho không khí làm cho các phân tử không khí chuyển động.