Vấn đề năng lượng quan trọng đến mức tất cả các nước đều phải coi việc cung cấp năng lượng cho sản xuất và tiêu dùng của nhân dân là việc quan trọng hàng đầu. Vậy có những loại chuyển hóa năng lượng nào và ví dụ về chuyển hóa điện năng?
1. Năng lượng là gì?
Trong vật lý, năng lượng là đại lượng vật lý phải được chuyển đến một vật thể để thực hiện công việc trên nó hoặc làm nóng nó. Năng lượng được coi là đại lượng bảo toàn, định luật bảo toàn năng lượng phát biểu rằng năng lượng có thể chuyển hóa thành các dạng khác nhau nhưng không thể tự nhiên sinh ra hoặc mất đi. Đơn vị năng lượng SI là Joule, là công thực hiện bởi một vật để di chuyển quãng đường 1 mét với lực 1 Newton.
Các dạng năng lượng phổ biến bao gồm động năng của một vật đang chuyển động, thế năng được tích trữ bởi vị trí của vật trong trường lực (hấp dẫn, điện hoặc từ), năng lượng đàn hồi được tích trữ bởi lực kéo, lực căng trên vật rắn, năng lượng hóa học được giải phóng khi nhiên liệu được đốt cháy, năng lượng bức xạ do ánh sáng mang theo và năng lượng nhiệt do nhiệt độ của vật thể.
2. Các dạng năng lượng:
Tổng năng lượng của một hệ có thể được chia theo nhiều cách khác nhau thành thế năng, động năng hoặc kết hợp cả hai. Động năng được xác định bởi chuyển động của một vật thể hoặc chuyển động kết hợp của các bộ phận của nó và thế năng phản ánh khả năng chuyển động của một vật thể và thường là một hàm của vị trí của vật thể trong
Mặc dù hai loại này là đủ để mô tả tất cả các dạng năng lượng, nhưng sẽ thuận tiện hơn nếu coi một tổ hợp cụ thể của thế năng và động năng là dạng riêng của nó. Ví dụ, cơ năng vĩ mô là tổng của động năng tịnh tiến và động năng quay, năng lượng trong hệ bỏ qua động năng do nhiệt độ và sử dụng năng lượng hạt nhân tổng hợp từ thế năng của hạt nhân và lực yếu) và các lực khác.
3. Chuyển hoá năng lượng là gì?
Chuyển hóa năng lượng là quá trình chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Trong vật lý, năng lượng là đại lượng phân phối khả năng thực hiện công việc hoặc phân phối nhiệt. Ngoài sự chuyển hóa, theo định luật bảo toàn năng lượng, năng lượng có thể truyền sang nơi khác hoặc vật khác, nhưng không thể tự tạo ra hoặc mất đi.
Năng lượng có thể được sử dụng trong các quá trình tự nhiên hoặc để cung cấp một số dịch vụ nhất định cho xã hội, chẳng hạn như sưởi ấm, làm mát, chiếu sáng hoặc thực hiện công cơ học để vận hành máy móc.
Ví dụ: Để sưởi ấm một ngôi nhà, lò đốt nhiên liệu, thế năng hóa học của nhiên liệu được chuyển thành nhiệt, sau đó được truyền vào không khí trong phòng để tăng nhiệt độ.
4. Ví dụ về chuyển điện năng:
Điện năng là năng lượng dòng điện dùng cho
Điện năng có thể chuyển hóa thành từ năng, cơ năng, nhiệt năng, quang năng,..
Ví dụ: Nam châm chuyển hóa từ điện năng thành từ năng
ĐIện năng có thể chuyển hóa thành:
– Cơ năng: điện năng truyền quạt điện làm cánh quạt quay, máy bơm nước…
– Nhiệt năng: điện năng truyền nồi cơm điện tạo thành nhiệt năng làm giúp làm chín cơm, điện năng truyền đến bàn là làm nóng bàn là tạo nhiệt để làm phẳng quần áo, điện năng truyền qua bếp điện để làm nóng bếp giúp nấu chín thức ăn…
– Quang năng:điện năng đi qua đèn sợi đốt (bóng đèn dây tóc) thành ánh sáng, điện năng qua bóng đèn LED thành ánh sáng, …
5. Bài tập về chuyển hoá năng lượng:
Bài tập 1. Thả một quả bóng bàn rơi từ một độ cao nhất định, sau khi chạm đất quả bóng không nảy lên đến độ cao ban đầu vì
A. quả bóng bị trái đất hút.
B. quả bóng đã thực hiện công.
C. thế năng của quả bóng đã chuyển thành động năng.
D. một phần cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng.
Bài tập 2: Thả một quả bóng bàn rơi từ một độ cao nhất định, sau khi chạm đất quả bóng không nảy lên đến độ cao ban đầu vì:
A. quả bóng bị trái đất hút
B. mặt đất đã cấp động năng cho quả bóng
C. thế năng của quả bóng đã chuyển thành động năng
D. một phần cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng do ma sát với mặt đất và không khí
Bài tập 3: Một ô tô đang chạy thì đột ngột tắt máy, xe chạy thêm một đoạn rồi mới dừng hẳn là do
A. thế năng xe luôn giảm dần.
B. động năng xe luôn giảm dần.
C. động năng xe đã chuyển hóa thành dạng năng lượng khác do ma sát.
D. động năng xe đã chuyển hóa thành thế năng.
Bài tập 4: Trong nồi nước sôi đang bốc hơi, năng lượng được biến đổi từ dạng nào sang dạng nào?
A. Động năng thành thế năng
B. Nhiệt năng thành cơ năng
C. Nhiệt năng thành hóa năng
D. Hóa năng thành cơ năng
Bài tập 5: Một vật được thả từ điểm A trên phần bên trái của mặt cong, vật trượt tới điểm cao nhất trên phần bên phải là điểm B. Biết rằng 10% cơ năng ban đầu của vật chuyển hóa thành nhiệt năng trong quá trình vật trượt từ A đến B.
Tỉ lệ phần trăm giữa thế năng của vật tại B và thế năng của vật tại A là
A. 100%.
B. 20%.
C. 10%.
D. 90%.
Bài tập 6. Khi dòng điện đi qua bếp điện thì
A. tổng nhiệt năng tỏa ra trên điện trở bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp
B. tổng nhiệt năng và quang năng tỏa ra trên điện trở bằng tổng năng lượng do nguồn điện cung cấp
C. tổng nhiệt năng, quang năng tỏa ra trên điện trở và nhiệt năng tỏa ra trên dây dẫn từ ổ cắm đến bếp điện bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp.
D. tổng quang năng phát ra trên điện trở bằng năng lượng do nguồn điện cung cấp.
Bài tập 7. Điền từ còn thiếu vào chỗ trống: Hoá năng lưu trữ trong thực phẩm, khi ta ăn được chuyển hoá thành… giúp ta đạp xe.
A. Nhiệt năng.
B. Động năng.
C. Thế năng.
D. Quang năng.
Bài tập 8. Pin mặt trời có sự chuyển hoá:
A. Nhiệt năng thành cơ năng.
B. Nhiệt năng thành điện năng.
C. Quang năng thành nhiệt năng.
D. Quang năng thành điện năng.
Bài tập 9:Trong các dụng cụ và thiết bị điện sau đây thiết bị nào chủ yếu biến điện năng thành nhiệt năng?
A. máy quạt
B. bàn là điện
C. máy khoan
D. máy bơm nước
Bài tập 10. Tại sao khi trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào nhau và thấy tay nóng lên?
A. Vì khi xoa hai bàn tay vào nhau có sự chuyển hoá năng lượng từ động năng sang nhiệt năng, động năng làm tay ta nóng lên.
B. Vì khi xoa hai bàn tay vào nhau có sự chuyển hoá năng lượng từ nhiệt năng sang nhiệt năng, động năng làm tay ta nóng lên.
C. Vì khi xoa hai bàn tay vào nhau có sự chuyển hoá năng lượng từ động năng sang nhiệt năng, nhiệt năng làm tay ta nóng lên.
D. Vì khi xoa hai bàn tay vào nhau có sự chuyển hoá năng lượng từ nhiệt năng sang động năng, động năng làm tay ta nóng lên.
Bài tập 11. Một quả bóng cao su rơi từ vị trí A xuống đất rồi lại nảy lên nhưng chỉ tới điểm B. Bỏ qua sức cản của không khí. Tại sao quả bóng không lên lại tới điểm A?
A. Vì khi va chạm với mặt đất, một phần năng lượng của nó đã chuyển hoá thành năng lượng nhiệt.
B. Vì khi va chạm với mặt đất, một phần năng lượng của nó đã chuyển hoá thành năng lượng âm. .
C. Vì khi va chạm với mặt đất, một phần năng lượng của nó đã chuyển hoá thành năng lượng nhiệt và năng lượng âm.
D. Cả ba phương án trên đều sai.
Bài tập 12. Chu trình biến đổi của nước biển có kèm theo sự biến đổi của năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?
A. Quang năng => Hoá năng => Thế năng => Động năng.
B. Quang năng => Nhiệt năng =>.Thế năng => Động năng.
C. Thế năng => Nhiệt năng => Thế năng => Động năng.
D. Thế năng => Điện năng => Thế năng => Động năng.
Bài tập 13: Dòng năng lượng trong thế giới sống được bắt đầu từ (1) . truyền tới (2) . và qua chuỗi thức ăn đi vào động vật rồi cuối cùng trở thành (3) . phát tán vào môi trường.
A. (1) cây xanh; (2) động vật; (3) nhiệt năng.
B. (1) ATP; (2) chất hữu cơ; (3) động năng.
C. (1) hoá năng trong chất hữu cơ; (2) ATP; (3) nhiệt năng.
D. (1) ánh sáng mặt trời; (2) cây xanh; (3) nhiệt năng.
Bài tập 14: Dạng năng lượng có thể có trong tế bào là
A. nhiệt năng, động năng. B. hoá năng, quang năng.
C. điện năng, thế năng. D. hoá năng, nhiệt năng và điện năng.
Bài tập 15: Một học sinh ném một quả bóng rổ lên cao, quả bóng lên đến một độ cao nào đó và rơi xuống đất, nảy lên một độ cao nhỏ hơn, lại rơi xuống đất. Sau nhiều lần nảy lên, rơi xuống đất như vậy, quả bóng nằm yên trên mặt đất. Hãy phân tích sự biến đổi năng lượng trong quá trình trên.
