MỤC TIÊU
- Nêu được sự truyền năng lượng trong một số trường hợp đơn giản trong thực tiễn.
- Lấy được ví dụ chứng tỏ năng lượng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
- Nêu được định luật bảo toàn năng lượng và lấy được ví dụ minh hoạ.
- Nêu được năng lượng hao phí luôn xuất hiện khi năng lượng được chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.
- Đề xuất được biện pháp để tiết kiệm năng lượng trong các hoạt động hằng ngày.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Khi quạt điện hoạt động, năng lượng điện chuyển thành cơ năng làm quay cánh quạt; khi bật công tắc, bóng đèn sáng, năng lượng điện đã chuyển thành quang năng. Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác. Vậy sự biến đổi giữa các dạng năng lượng này có tuân theo quy luật nào không?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Sự biến đổi giữa các dạng năng lượng này tuân theo quy luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng.
1. BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
1.1. Tìm hiểu sự truyền năng lượng giữa các vật
Khi người đẩy xe hàng, xe hàng đã nhận được năng lượng để chuyển động. Ta nói, năng lượng từ người đã truyền sang xe hàng.
Hiện tượng năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác được ứng dụng rất nhiều trong khoa học và cuộc sống. Ví dụ, hiện nay các thiết bị trao đổi nhiệt được ứng dụng rất rộng rãi trong cuộc sống của chúng ta như thiết bị sưởi ấm, tủ lạnh, điều hoà không khí, ...
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Khi phơi thóc, hạt thóc nhận năng lượng từ đâu để có thể khô được?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Khi phơi thóc, hạt thóc nhận năng lượng nhiệt từ mặt trời để có thể khô được.
📝 Củng cố
Rót nước vào trong cốc có chứa nước đá thì trong cốc có sự truyền năng lượng như thế nào?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Nước trong cốc truyền nhiệt năng cho đá khiến cục đá nóng lên.
- Nước trong cốc bị mất nhiệt năng nên nguội đi, nhiệt độ của nước hạ xuống.
- Đợi 1 lúc ta thấy nhiệt độ của chúng cân bằng.
✍️ Ghi nhớ
Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác.
1.2. Tìm hiểu sự chuyển hoá giữa các dạng năng lượng
Hiện tượng năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống như chế tạo các động cơ nhiệt, các động cơ điện, đèn thắp sáng, ...
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Vào lúc trời lạnh, người ta thường xoa hai bàn tay vào nhau, khi đó dạng năng lượng nào đã chuyển thành nhiệt để làm ấm bàn tay?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Vào lúc trời lạnh, người ta thường xoa hai bàn tay vào nhau, khi đó động năng đã chuyển thành nhiệt năng để làm ấm bàn tay.
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Khi ô tô động cơ nhiệt chạy, dạng năng lượng nào chuyển thành năng lượng cho ô tô hoạt động?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Động cơ nhiệt là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy (nhiệt năng) chuyển hoá thành cơ năng.
→ Khi ô tô động cơ nhiệt chạy, nhiệt năng chuyển thành năng lượng cho ô tô hoạt động.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Khi đèn đường được thắp sáng, dạng năng lượng nào đã chuyển thành quang năng?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Khi đèn đường được thắp sáng, dạng năng lượng điện năng đã chuyển thành quang năng.
📝 Củng cố
Khi bình nóng lạnh hoạt động, đã có sự chuyển hoá năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Khi bình nóng lạnh hoạt động, đã có sự chuyển hoá năng lượng từ điện năng sang nhiệt năng. Nhiệt năng làm ấm nước cho con người sử dụng nước nóng.
♻️ Vận dụng
Hãy phân tích sự chuyển hoá năng lượng trong hoạt động của đèn tín hiệu giao thông dùng năng lượng mặt trời.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Đèn tín hiệu giao thông dùng năng lượng mặt trời có bộ cảm biến ánh sáng:
- Vào ban ngày: tấm pin đèn sẽ thu năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời chuyển hoá thành điện năng và lưu trữ trong pin sạc cho đến lúc đầy thiết bị sạc.
- Vào ban đêm: đèn tự động lấy điện năng trong pin dự trữ.
✍️ Ghi nhớ
Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác.
1.3. Tìm hiểu định luật bảo toàn năng lượng
Thả viên bi từ vị trí A, viên bi lăn xuống tới vị trí B rồi lại lăn tới vị trí C.
Kết quả thu được từ phép đo chính xác cho biết, phần năng lượng bị hao hụt của viên bi khi chuyển động đúng bằng phần nhiệt năng mới xuất hiện trong quá trình chuyển động đó.
👨👩👧👦 Thảo luận
5. Hãy mô tả sự thay đổi động năng và thế năng của viên bi khi viên bi chuyển động từ vị trí A tới vị trí B, từ vị trí B tới vị trí C. So sánh năng lượng của viên bi khi ở vị trí A và khi viên bi ở vị trí C.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Viên bi tại vị trí A có:
+ Viên bi bắt đầu chuyển động (v0 = 0) → động năng bằng 0.
+ Viên bi ở độ cao h1 → viên bi có thế năng.
- Viên bị tại vị trí B có:
+ Viên bi chuyển động → viên bi có động năng.
+ Viên bi ở một đô cao nhỏ hơn độ cao tại vị trí A → viên bi tại B có thế năng nhỏ hơn thế năng tại A.
- Viên bi tại vị trí C có:
+ Viên bi dừng lại (v = 0) → động năng bằng 0.
+ Viên bi ở độ cao h2 cao hơn tại B, thấp hơn tại A → viên bi có thế năng nhỏ hơn thế năng tại A và lớn hơn thế năng tại B.
- Khi viên bi chuyển động từ vị trí A đến vị trí B thì viên bi có vận tốc tăng dần và có độ cao giảm dần → thế năng của viên bi giảm dần và động năng của viên bi tăng dần.
- Khi viên bi chuyển động từ vị trí B đến vị trí C thì viên bi có độ cao tăng dần và vận tốc giảm dần → viên bi có thế năng tăng dần nhưng nhỏ hơn thế năng tại A và động năng giảm dần tới mức bằng 0.
⟹ Như vậy, năng lượng của viên bi khi ở vị trí A lớn hơn năng lượng của viên bi khi ở vị trí C.
👨👩👧👦 Thảo luận
6. Trong quá trình viên bị chuyển động, ngoài động năng và thế năng còn có dạng năng lượng nào xuất hiện?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Trong quá trình viên bi chuyển động, ngoài động năng và thế năng, còn có nhiệt năng xuất hiện, toả nhiệt ra môi trường và làm nóng máng cong, viên bi.
📝 Củng cố
Khi quạt điện hoạt động, điện năng cung cấp cho quạt chuyển hoá thành những dạng năng lượng nào? Theo em tổng các dạng năng lượng đó có bằng phần điện năng ban đầu cung cấp cho quạt không?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Khi quạt điện hoạt động, điện năng cung cấp cho quạt chuyển hoá thành: cơ năng, nhiệt năng, năng lượng âm, quang năng.
- Theo định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng, tổng các dạng năng lượng đó bằng phần điện năng ban đầu cung cấp cho quạt.
✍️ Ghi nhớ
Định luật bảo toàn năng lượng: "Năng lượng không tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác."
2. NĂNG LƯỢNG HAO PHÍ TRONG SỬ DỤNG
Tìm hiểu năng lượng hao phí
Trong quá trình sử dụng năng lượng, thì luôn có một phần năng lượng là có ích và một phần năng lượng là hao phí.
- Phần năng lượng ban đầu chuyển thành dạng năng lượng theo đúng mục đích sử dụng gọi là năng lượng có ích.
- Phần năng lượng ban đầu chuyển thành năng lượng không đúng mục đích sử dụng gọi là năng lượng hao phí.
👨👩👧👦 Thảo luận
7. Quan sát các hình 42.5, 42.6, 42.7 và cho biết trong các hoạt động, năng lượng ban đầu đã chuyển hoá thành những dạng năng lượng nào? Hãy chỉ ra phần năng lượng nào là có ích, phần năng lượng nào là hao phí.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Hình 42.5, ấm nước đang sôi, năng lượng được biến đổi từ nhiệt năng của nhiên liệu thành nhiệt năng làm nóng nước và nhiệt năng làm nóng môi trường xung quanh ấm.
+ Năng lượng có ích là năng lượng nhiệt làm nóng nước.
+ Năng lượng hao phí là năng lượng nhiệt làm nóng môi trường xung quanh ấm.
- Hình 42.6, ô tô đang chạy trên đường, năng lượng nhiệt năng của nhiên liệu được đốt cháy trong động cơ được biến đổi thành cơ năng. nhiệt năng, quang năng, năng lượng âm,…
+ Năng lượng có ích: cơ năng làm xe chuyển động.
+ Năng lượng hao phí: nhiệt năng do xe cọ xát với môi trường không khí; quang năng sử dụng cho các màn hình hiển thị, nút phim, đèn chiếu sáng; năng lượng âm từ bô thải khí,...
- Hình 42.7, quạt điện đang chạy, năng lượng được biến đổi từ điện năng thành cơ năng, nhiệt năng, quang năng và năng lượng âm.
+ Năng lượng có ích: cơ năng làm cánh quạt chuyển động tạo ra gió.
+ Năng lượng hao phí: nhiệt năng làm nóng động cơ, năng lượng âm phát ra từ cánh quạt cọ xát với không khí, quang năng hiển thị đèn báo.
📝 Củng cố
Quan sát hình 42.8 và cho biết khi bóng đèn sợi đốt đang sáng, điện năng cung cấp cho bóng đèn đã chuyển hoá thành những dạng năng lượng nào? Dạng năng lượng nào là có ích, dạng năng lượng nào là hao phí?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Khi bóng đèn sợi đốt đang sáng, điện năng cung cấp cho bóng đèn đã chuyển hoá thành: nhiệt năng và quang năng.
- Quang năng: năng lượng có ích.
- Nhiệt năng: năng lượng hao phí.
✍️ Ghi nhớ
Khi năng lượng truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác luôn xuất hiện năng lượng hao phí.
3. TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG
Tìm hiểu về các hoạt động sử dụng năng lượng và các biện pháp tiết kiệm năng lượng
👨👩👧👦 Thảo luận
8. Những hoạt động nào ở bảng 42.1 là sử dụng năng lượng hiệu quả và không hiệu quả? Vì sao?
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Hoạt động sử dụng năng lượng hiệu quả:
+ Tắt các thiết bị điện khi không sử dụng.
+ Để điều hoà ở mức trên 20°C.
+ Chỉ dùng máy giặt khi có đủ lượng quần áo để giặt.
+ Sử dụng nước sinh hoạt với một lượng vừa đủ nhu cầu.
+ Sử dụng điện mặt trời trong trường học.
- Hoạt động sử dụng năng lượng không hiệu quả:
+ Để các thực phẩm có nhiệt độ cao (còn nóng) vào tủ lạnh → tủ lạnh cần tiêu hao nhiều năng lượng để làm mát thực phẩm → để thực phẩm nguội rồi mới cho vào tủ.
+ Ngắt tủ lạnh ra khỏi nguồn điện khi nhiệt độ ổn định → khi tủ lạnh hết mát cắm lại vào nguồn thì cần tiêu hao nhiều năng lượng nhiều làm mát lại như ban đầu → không nên rút tủ lạnh.
+ Bật lò vi sóng trong phòng có máy lạnh → khi đó nhiệt năng của lò vi sóng toả nhiệt làm nóng phòng, máy lạnh cần tiêu hao nhiều năng lượng hơn để làm lạnh phòng lại.
+ Sử dụng bóng đèn dây tóc thay vì bóng đèn LED → bóng đèn dây tóc tiêu hao nhiều năng lượng điện hơn bóng đèn LED.
+ Khi không sử dụng các thiết bị như máy tính, ti vi, .... nên để ở chế độ chờ → khi đó điện năng vẫn tiêu hao một phần điện năng → cách tiết kiệm nhất là ngắt nguồn điện khi không sử dụng các thiết bị trong thời gian dài.
👨👩👧👦 Thảo luận
9. Em hãy nêu một số lợi ích của việc thực hiện tiết kiệm năng lượng.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Một số lợi ích của việc thực hiện tiết kiệm năng lượng:
- Góp phần hạn chế cắt điện luân phiên.
- Tiết kiệm tiền cho gia đình.
- Giảm thiểu lượng khí thải ra môi trường, góp phần bảo vệ sự trong lành của môi trường chính là bảo vệ sức khỏe cho con người.
- Giúp tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên của quốc gia.
- Tăng tuổi thọ của các thiết bị điện.
- Giảm thiểu các vấn đề biến đổi khí hậu, nóng lên toàn cầu, hiệu ứng nhà kính....
👨👩👧👦 Thảo luận
10. Hãy nêu các biện pháp tiết kiệm năng lượng trong cuộc sống hằng ngày.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Các biện pháp tiết kiệm năng lượng trong cuộc sống hằng ngày:
- Tận dụng tối đa nguồn năng lượng tự nhiên: bình nước nóng năng lượng Mặt Trời, đèn LED năng lượng mặt trời, mở hết các cửa vào ban ngày để nhận ánh sáng Mặt Trời, ...
- Ngắt các nguồn điện khỏi thiết bị điện khi không sử dụng.
- Chọn những sản phẩm tiết kiệm năng lượng điện khi thay thế đồ điện gia dụng cũ: Từ bóng đèn sợi đốt sang bóng đèn LED,...
- Không quá lạm dụng máy sưởi và máy điều hoà. Nếu có sử dụng điều hoà thì bật ở chế độ trong khoảng 26 – 27°C vào mùa hè.
- Nên đi bộ, đi xe đạp, đi chung xe hoặc sử dụng phương tiện công cộng.
- Giảm lượng chất thải sinh hoạt: giảm thiểu dùng những sản phẩm đóng gói sẵn, dùng những sản phẩm có thể tái sử dụng và tái chế.
- Trồng nhiều cây cối và tường nhà màu sáng.
📝 Củng cố
Em hãy nêu một số biện pháp tiết kiệm năng lượng khi sử dụng điện ở nhà.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Một số biện pháp tiết kiệm năng lượng khi sử dụng điện ở nhà:
- Thay đổi bóng đèn thắp sáng: Từ bóng đèn sợi đốt sang bóng đèn LED hoặc bóng đèn có dán nhãn tiết kiệm điện.
- Tắt công tắc khi không sử dụng.
- Rút phích cắm tất cả các thiết bị không sử dụng.
- Tiết kiệm tiền bằng cách khai thác năng lượng từ mặt trời: bình nước nóng năng lượng mặt trời, đèn LED năng lượng mặt trời...
- Không quá lạm dụng máy sưởi và máy điều hoà và để nhiệt độ thích hợp.
- Không mở cửa tủ lạnh nhiều lần, không để đồ quá nóng vào tủ lạnh, để nhiệt độ lạnh trong tủ thích hợp.
♻️ Vận dụng
Đề xuất một số biện pháp để tiết kiệm năng lượng trong trường học.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Một số biện pháp tiết kiệm năng lượng cho trường học.
- Tận dụng ánh sáng tự nhiên: bằng cách xây nhiều cửa sổ.
- Chuyển sang sử dụng đèn LED.
- Sử dụng đèn, bình nước nóng năng lượng Mặt Trời trong trường học.
- Lựa chọn các thiết bị làm mát tiết kiệm năng lượng.
- Sử dụng đèn cảm biến chuyển động.
- Tắt đèn và các thiết bị điện khác sau giờ học.
- Tất cả mọi người trong trường cùng thực hiện tiết kiệm điện năng.
✍️ Ghi nhớ
Tiết kiệm năng lượng là một yêu cầu cấp thiết đối với tất cả mọi lĩnh vực, mọi cá nhân nhằm đảm bảo an ninh năng lượng.
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Khi sử dụng lò sưởi điện, năng lượng nào đã biến đổi thành nhiệt năng
A. Cơ năng.
B. Điện năng.
C. Hoá năng.
D. Quang năng.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Khi sử dụng lò sưởi điện, năng lượng điện đã biến đổi thành nhiệt năng để làm ấm căn phòng.
→ Chọn đáp án B.
✍️ Bài tập
2. Phát biểu nào sau đây đúng? Khi quạt điện hoạt động.
A. phần lớn điện năng tiêu thụ chuyển hoá thành nhiệt năng.
B. phần lớn điện năng tiêu thụ chuyển hoá thành thế năng.
C. phần năng lượng hữu ích thu được cuối cùng bao giờ cũng lớn hơn phần năng lượng ban đầu cung cấp cho quạt. D. phần năng lượng hao hụt biến đổi thành dạng năng lượng khác.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Khi quạt điện hoạt động, điện năng được chuyển hoá thành cơ năng và nhiệt năng.
- Phần năng lượng hao hụt biến đổi thành dạng năng lượng khác chính là nhiệt năng.
→ Chọn đáp án D.
✍️ Bài tập
3. Một quả bóng cao su được ném từ độ cao h xuống nền đất cứng, khi chạm đất quả bóng nảy lên. Sau mỗi lần nảy lên, độ cao của quả bóng giảm dần, nghĩa là cơ năng của quả bóng giảm dần. Điều đó có trái với định luật bảo toàn năng lượng không? Tại sao? Hãy dự đoán còn có hiện tượng nào khác xảy ra với quả bóng ngoài hiện tượng quả bóng bị nảy lên và rơi xuống.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
- Điều đó 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 làm nóng quả bóng và mặt đất tiếp xúc.
- Hiện tượng khác xảy ra với quả bóng là: Quả bóng bị biến dạng mỗi khi rơi xuống chạm đất và trở lại hình dạng ban đầu mỗi khi nảy lên và nhiệt độ của quả bóng hơi tăng nhẹ.
✍️ Bài tập
4. Em hãy nêu một số biện pháp tiết kiệm năng lượng khi sử dụng các phương tiện giao thông.
🌟 Lời giải chi tiết 🌟
Một số biện pháp tiết kiệm năng lượng khi sử dụng các phương tiện giao thông.
- Nên đi bộ, đi xe đạp, đi chung xe hoặc sử dụng phương tiện công cộng.
- Chọn mua phương tiện giao thông loại tiết kiệm năng lượng.
- Hạn chế (ít) mở các thiết bị điều hoà trên ô tô,...
- Thay thế thế hệ cũ các xe máy, ô tô, phương tiện, ... bằng thế hệ mới có mức tiêu hao nhiên liệu, điện năng, nhiệt lượng thấp hơn.
- Duy trì tốc độ đều khi lái xe, không tăng ga hoặc hãm phanh đột ngột.
