Mn cho mình hỏi bài này sao độ biến thiên cơ năng lại bằng nhiệt lượng vậy ạ? Cơ năng bị giảm và chuyển hoá thành nội năng của vật -> nội năng vật tăng lên Thì độ biến thiên cơ năng phải bằng công của...

Hà nhân

Giải thích hiện tượng: Độ biến thiên cơ năng bằng nhiệt lượng

Trong bài toán vật lý nêu trên, một khối đồng trượt từ đỉnh xuống chân mặt phẳng nghiêng có ma sát. Kết quả cho thấy vận tốc ở chân dốc nhỏ hơn vận tốc mà vật có thể đạt được nếu không có ma sát. Điều đó chứng tỏ cơ năng của vật đã giảm đi trong quá trình chuyển động.

Theo định luật bảo toàn năng lượng, tổng năng lượng của một hệ kín luôn được bảo toàn. Trong quá trình này, năng lượng không mất đi mà được chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Cụ thể, phần cơ năng bị hao hụt (do ma sát) sẽ chuyển thành nhiệt năng, làm tăng nhiệt độ của vật.

Trong giả thiết của bài toán, người ta nêu rõ rằng:

• Vật không trao đổi nhiệt với mặt phẳng nghiêng hay môi trường xung quanh.
• Toàn bộ nội năng sinh ra chỉ làm nóng vật.
• Lực cản là ma sát, nhưng không cần tính trực tiếp công của lực ma sát.

Chính vì thế, trong trường hợp lý tưởng hóa này, công của lực ma sát đã trực tiếp chuyển hóa thành nhiệt lượng làm vật nóng lên. Ta có thể hiểu rằng:

Độ giảm của cơ năng chính bằng nhiệt lượng vật thu được.

Biểu thức cụ thể:

Nói cách khác, nội năng của vật tăng bao nhiêu thì cơ năng của vật giảm bấy nhiêu, vì không có kênh thất thoát năng lượng nào khác.

Nếu bài toán không nêu điều kiện lý tưởng như trên, ví dụ:

• Có trao đổi nhiệt với không khí.
• Một phần công ma sát truyền vào mặt phẳng.
• Một phần phát ra âm thanh hoặc dao động.

Thì khi đó, độ biến thiên cơ năng vẫn bằng tổng công của lực không bảo toàn, nhưng nhiệt lượng làm nóng vật sẽ nhỏ hơn, và ta phải biết chính xác tỷ lệ phân bố năng lượng để tính đúng.