Cập nhật thông tin chi tiết về Định Luật Bảo Toàn Năng Lượng – Kipkis mới nhất trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Khám phá số 35: Định luật bảo toàn năng lượng
– Thời gian phát hiện: năm 1847.
– Nội dung phát hiện: năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác nhưng trong một hệ kín tổng năng lượng luôn được bảo toàn.
– Người phát hiện: Hermann von Helmholtz.
Tại sao định luật Bảo toàn năng lượng lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?
Năng lượng không tự nhiên mất đi, nó có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, nhưng tổng năng lượng luôn được bảo toàn. Dựa theo nguyên lý này mà các nhà khoa học và các kiến trúc sư có thể chế tạo ra hệ thống năng lượng, mang điện đến cho mọi nhà tạo ra những chiếc ô tô. Nguyên lý đó được gọi là định luật Bảo toàn năng lượng, là một trong những phát hiện quan trọng nhất của tất cả các lĩnh vực khoa học và là nguyên lý cơ bản nhất trong toàn giới tự nhiên. Đây lá định luật nhiệt động lực đầu tiên, là chìa khóa để đi tìm lời giải cho sự chuyển hóa năng lượng và tính hoán đổi giữa các dạng năng lượng khác nhau. Helmholtz đã tổng hợp tất cả những nghiên cứu và tư liệu để phát hiện ra nguyên lý này, phát hiện của ông đã vĩnh viễn làm thay đổi khoa học và công trình học.
Định luật bảo toàn năng lượng đã được tìm ra như thế nào?
Hermann von Helmholtz sinh năm 1821 tại Postdam nước Đức, gia đình ông làm nghề kinh doanh vàng. Năm 16 tuổi, ông nhận được học bổng học chuyên ngành y học của chính phủ nhưng với điều kiện là sau khi tốt nghiệp phải phục vụ trong quân đội phổ 10 năm. Và thế là Helmholtz lên đường đến học viện y học Beclin để theo đuổi học ngành y, thế nhưng ông lại thường xuyên tìm đến trường đại học Beclin để học hóa học và sinh lý học.
Trong thời gian phục vụ trong quân đội, Helmholtz đã tập trung nghiên cứu để chứng minh công do cơ bắp sinh ra đều bắt nguồn từ nguyên lý hóa học và vật lý chứ không phải là một loại “sinh lực không rõ ràng” nào đó. Rất nhiều những nhà nghiên cứu đã sử dụng từ “sinh lực” để giải thích cho những cái họ không thể giải thích nổi, dường như “sinh lực” này có thể tạo ra năng lượng một cách liên tục không bao giờ ngưng nghỉ mà không dựa trên cơ sở nào.
Helmholtz muốn chững minh rằng tất cả sự vận động của cơ bắp đều có thể được giải thích bằng việc nghiên cứu vật lý (cơ học) và phản ứng hóa học trong cơ thể người, ông muốn xóa bỏ lý luận về “sinh lực”. Qua quá trình nghiên cứu, Helmholtz càng tin tưởng vào khái niệm lực tác dụng và bảo toàn năng lượng, công không tự nhiên sinh ra mà nó cũng không tự nhiên bị mất đi.
Helmholtz còn học cả toán học với mục đích miêu tả hóa học có thể chuyển hóa thành động năng (vận động và công), biến đổi cơ bắp chuyển hóa thành công. Ông muốn chứng minh tất cả công đều có thể được giải thích thông qua những quá trình vật lý tự nhiên này.
Helmholtz miệt mài tìm cách chứng minh công không tự nhiên sinh ra một cách liên tục mà không có cơ sở. Với phát hiện này, ông đã đưa ra định luật bảo toàn năng lượng.
Helmholtz quyết định mở rộng phạm vi của nguyên lý bảo toàn năng lượng, đem nó ứng dụng vào các trường hợp khác nhau. Do vậy ông đã nghiên cứu rất nhiều những phát hiện của các nhà khoa học như James Joule, Julius Mayer, Piể Laplace, Antoine Lavoisier cùng nhiều nhà khoa học khác đã từng có những nghiên cứu về sự chuyển hóa qua lại hay sự bảo toàn của một loại năng lượng nào đó (ví dụ như động lượng).
Helmholtz đã phát triển những lý luận sẵn có trên cơ sở thực nghiệm, kết quả đã lần lượt chứng minh năng lượng vĩnh viễn không tự nhiên mất đi, nó có thể chuyển hóa thành nhiệt, âm thanh, ánh sáng… Nhưng chúng ta luôn có thể tìm thấy nó và giải thích được nó.
Năm 1847, Helmholtz nhận ra những nghiên cứu của ông đã chứng minh lý luận phổ biến của bảo toàn năng lượng là: năng lượng trong vũ trụ (hay bất kì một hệ kín nào) luôn bảo toàn, năng lượng có thể chuyển hóa dưới nhiều dạng khác nhau như điện, từ, hóa năng, động năng, quang năng, nhiệt năng, âm thanh, thế năng…, nhưng năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi.
Thách thức lớn nhất đối với lý luận của Helmholtz đến từ phía các nhà thiên văn học nghiên cứu về mặt trời. Nếu như mặt trời không tự sinh ra ánh sáng và nhiệt năng thì số năng lượng khổng lồ do nó tỏa ra do đâu mà có? Nó không thể giống như vật chất tự đốt cháy mình bằng lửa. Các nhà khoa học từ lâu đã chứng minh: Nếu mặt trời cũng giống như các chất tự đốt cháy mình để sinh ra ánh sáng và nhiệt thì không đầy 20 triệu năm nó sẽ bị cháy hết.
Phải mất đến năm năm, Helmholtz mới làm sáng tỏ được vấn đề, đáp án chính là lực hấp dẫn. Mặt trời bị lún về phái trong nó một cách từ từ, đồng thời lực hấp dẫn đã chuyển hóa thành ánh sáng và nhiệt. Câu trả lời đó của Helmholtz đã được người đười sau ông công nhận (tổng cộng 80 năm cho đến khi phát hiện ra năng lượng hạt nhân ra đời). Nhưng quan trọng hơn cả là định luật bảo toàn đã được phát hiện ra và được công nhận.
Tác phẩm, tác giả, nguồn
Tác phẩm: 100 khám phá khoa học vĩ đại nhất trong lịch sử
Tác giả: Kim Anh (Tổng hợp, biên soạn)
Nhà xuất bản Văn hoá thông tin
Nguồn: vnschool.net
“Like” us to know more!
Knowledge is power
Định Luật Bảo Toàn Khối Lượng – Kipkis
Khám phá số 22: Định luật bảo toàn khối lượng
– Thời gian phát hiện: năm 1789.
– Nội dung phát hiện: Tổng khối lượng của vật luôn được bảo toàn cho dù có những biến đổi vật lý hay biến đổi hóa học.
– Người phát minh: Antoine Lavoisier.
Tại sao định luật bảo toàn khối lượng lại có tên trong 100 phát hiện khoa học vĩ đại nhất?
Các nhà khoa học trước đây đều chú ý đến khâu quan sát và miêu tả quá trình diễn ra phản ứng hóa học, nhưng Antoine Lavoisier lại không làm như vậy, ông là nhà hóa học đầu tiên kiên trì phương pháp tiến hành đo tính sau thí nghiệm hoặc trong khi thí nghiệm diễn ra. Quá trình cân đo trọng lượng của từng loại vật chất, Antoine Lavoisier phát hiện ra vật chất không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác, nhưng bất luận thay đổi thế nào thì khối lượng của vật vẫn luôn được bảo toàn và bất cứ sự chuyển hóa nào cũng đều có thể giải thích được. Cho đến ngày nay, các nhà khoa học vẫn áp dụng theo định luật này của Antoine Lavoisier và gọi nó là định luật bảo toàn khối lượng.
Antoine Lavoisier đã đặt nền móng cho ngành hóa học hiện đại. Ông đã tiến hành thí nghiệm với nhiều loại khí thể, là người đã đặt tên cho khí oxy (Joseph Priestley là người phát hiện ra khí oxy nhưng ông gọi đó là “không khí nguyên chất”), tính ra được rằng lượng oxy trong không khí là 20%, Antoine Lavoisier được mệnh danh là ông tổ của ngành hóa học hiện đại.
Định luật bảo toàn khối lượng đã được ra đời như thế nào?
Mùa xuân năm 1781, vợ của Antoine Lavoisier, bà Marie, đã dịch sang tiếng Pháp luận văn của nhà khoa học người Anh Robert Boyle. Trong luận văn trình bay việc Boyle dùng thiếc để tiến hành thí nghiệm, Boyle phát hiện ra rằng khi thiếc chịu tác động của nhiệt độ thì khối lượng của nó sẽ thay đổi, song ông lại không thể nào giải thích được nguyên nhân của hiện tượng đó. Cũng giống như nhiều nhà khoa học thời bấy giờ, Boyle cho rằng khối lượng sinh ra thêm là do phản ứng hóa học tạo ra và ông không đi sâu vào nghiên cứu thêm về vấn đề này.
Antoine Lavoisier không để ý gì đến quan điểm cho rằng quá trình phản ứng hóa học sẽ làm cho khối lượng (trọng lượng) của vật chất tăng lên hay giảm đi. Ông tin chắc rằng phương pháp thí nghiệm truyền thông của các nhà khoa học vẫn tồn tại nhiều bất cập. Các nhà hóa học lúc đó chỉ chú trọng vào quan sát và ghi chép về sự biến đổi diễn ra trong quá trình thí nghiệm nhưng Antoine Lavoisier lại không nghĩ như vậy, ông cho rằng ghi chép lại kết quả đo tính mới là quan trọng, ông một mực tin rằng trọng lượng là mấu chốt quan trọng của việc cân đo.
Antoine Lavoisier quyết tâm thực hiện lại thí nghiệm của Boyle, sau đó tiến hành cân đo một cách cẩn thận để giải thích nguyên nhân nào đã làm cho trọng lượng của vật tăng lên. Antoine Lavoisier dùng một chiếc cân có độ chính xác cao để cân một miếng thiếc nhỏ, sau đó ông ghi lại trọng lượng của nó. Tiếp theo, ông cho miếng thiếc vào trong một bình đun chịu nhiệt bằng thủy tinh, tất cả các phản ứng đều được tiến hành trong bình thủy tinh này.
Trước khi tăng nhiệt độ, Antoine Lavoisier cẩn thận cân trọng lượng của chiếc bình (bao gồm cả miếng thiếc ở bên trong), đúng như những gì được miêu tả trong luận văn của Boyle, khi cho nhiệt độ vào, trên bề mặt của miếng thiếc lập tức xuất hiện một lớp kim loại màu xám (lớp xỉn có màu xám nhạt).
Antoine Lavoisier tắt lửa đi, ông đợi cho bình nguội hẳn rồi tiến hành cân lại và ông phát hiện ra trọng lượng của bình không có gì thay đổi. Nắp bình vừa được mở ra thì không khí lập tức tràn vào trong như thể nó đang đi vào môi trường nửa chân không vậy. Antoine Lavoisier nhấc miếng thiếc đang được phủ lớp tro kim loại ra khỏi thành bình và đem cân thử, kết quả là trọng lượng miếng thiếc tăng thêm 2g so với lúc đầu (giống như số liệu được miêu tả trong luận văn của Boyle).
Antoine Lavoisier suy luận rằng trọng lượng mới sinh ra chắc chắn là do không khí trong bình, và cũng là nguyên nhân do sau khi mở bình ra thì không khí đã tràn vào. Khi thiếc kết hợp với không khí trong bình tạo thành lớp tro kim loại thì trọng lượng của thiếc đã tăng thêm được 2g nữa. Khi ông mở bình ra, không khí bên ngoài tràn vào trong bình đã bổ sung thêm lượng không khí bị tiêu hao trong khi xảy ra phản ứng với miếng thiếc.
Antoine Lavoisier lấy một mảnh thiếc to hơn và làm lại thí nghiệm, sau đó ông phát hiện ra vẫn chỉ có 2g không khí bị đám tro kim loại hấp thụ. Ông làm thêm một lần nữa và đo thể tích của phần không khí đã bị hấp thu, kết quả là phần không khí này chiếm 20% tổng khối lượng không khí chứa trong bình.
Cuối cùng, Antoine Lavoisier rút ra kết luận rằng chỉ có 20% không khí trong bình mới có thể gây ra phản ứng với thiếc. Ông đoán rằng 20% chất khí này chắc chắn là loại “không khí nguyên chất” mà Priestley đã phát hiện ra năm 1774. Antoine Lavoisier đã đặt ra một cái tên khác cho loại không khí đó là oxy.
Antoine Lavoisier tiếp tục nghiên cứu và ông nhận ra rằng ông đã chứng minh được một thứ quan trọng hơn hết thảy. Nếu Boyle cho rằng trọng lượng hay vật chất được sinh ra trong quá trình thí nghiệm thì Antoine Lavoisier lại chứng minh rằng phản ứng hóa học vừa không thể tự sinh ra vật chất và cũng không làm vật chất bị mất đi, vật chất luôn có nguồn góc từ một chỗ nào đó và nó cũng sẽ di chuyển đến một chỗ khác. Nếu như các nhà khoa học để ý quan sát một cách cẩn thận thì họ chắc chắn sẽ phát hiện ra hướng di chuyển của vật chất. Định luật bảo toàn khối lượng đã ra đời như vậy, thế nhưng mãi cho đến năm 1789, khi cho xuất bản cuốn giáo trình hóa học nổi tiếng của mình, Antoine Lavoisier mới công bố phát hiện này.
Tác phẩm, tác giả, nguồn
Tác phẩm: 100 khám phá khoa học vĩ đại nhất trong lịch sử
Tác giả: Kim Anh (Tổng hợp, biên soạn)
Nhà xuất bản Văn hoá thông tin
Nguồn: vnschool.net
“Like” us to know more!
Knowledge is power
Bài 60. Định Luật Bảo Toàn Năng Lượng
Tiết 68 – Bài 60: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Ngày soạn: 20/04/2016Giảng ở lớp :
9A
9B
1. Mục tiêu:a. Về kiến thức: – Qua thí nghiệm, nhận biết được trong các thiết bị làm biến đổi năng lượng, phần năng lượng thu được cuối cùng bao giờ cũng nhỏ hơn phần năng lượng cung cấp cho thiết bị lúc ban đầu, năng lượng không tự sinh ra.– Phát hiện được năng lượng giảm đi bằng phần năng lượng xuất hiện.– Phát biểu được định luật bảo toàn năng lượng và vận dụng định luật để giải thích hoặc dự đoán sự biến đổi năng lượng.b. Về kĩ năng: – Rèn kĩ năng khái quát hoá về sự biến đổi năng lượng để thấy được sự bảo toàn năng lượng.– Rèn được kĩ năng phân tích hiện tượng.c. Về thái độ: Nghiêm túc, hợp tác trong các hoạt động.2. Chuẩn bị của GV& HSa. GV: Thiết bị biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại.b. HS: Học bài, nghiên cứu trước nội dung bài mới.3. Phương pháp giảng dạy– Tìm và giải quyết vấn đề.– Tích cực hóa hoạt động của HS.4. Tiến trình bài dạy:a. Ổn định tổ chức (1′)b. Kiểm tra bài cũ, đặt vấn đề vào bài mới (6′)*Kiểm tra: ? Khi nào vật có năng lượng? Có những dạng năng lượng nào?? Nhận biết: Hoá năng, quang năng, điện năng bằng cách nào? Lấy ví dụ.* Đặt vấn đề: Như SGK.c. Nội dung bài mới:HOẠT ĐỘNG CỦA THẦY VÀ TRÒNỘI DUNG
HĐ 1: Sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng cơ, nhiệt, điện. (15′)HS: bố trí TN hình 60.1- Trả lời câu hỏi .? Năng lượng động năng, thế năng phụ thuộc vào yếu tố nào?HS: Trả lời.? Để trả lời phải có yếu tố nào? Thực hiện như thế nào?HS: Trả lời.? HS trả lời – Năng lượng có bị hao hụt không? Phần năng lượng hao hụt đã chuyển hoá như thế nào?? Năng lượng hao hụt của bi chứng tỏ năng lượng bi có tự sinh ra không?HS: Trả lời.HS: đọc thông báo và trình bày sự hiểu biết của thông báo-GV chuẩn lại kiến thức.GV: Cho HS quan sát 1 TN về sự biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại. Hao hụt cơ năng?GV: giới thiệu qua cơ cấu và tiến hành TN- HS quan sát một vài lần rồi rút ra nhận xét về hoạt động.? Nêu sự biến đổi năng lượng trong mỗi bộ phận.HS: Trả lời.
? Kết luận về sự chuyển hoá năng lượng trong động cơ điện và máy phát điện.HS: Đọc kết luận.
HĐ 2: Định luật bảo toàn năng lượng. (5′)? Năng lượng có giữ nguyên dạng không?? Nếu giữ nguyên thì có biến đổi tự nhiên không?? Trong quá trình biến đổi tự nhiên thì năng lượng chuyển hoá có sự mất mát không? Nguyên nhân mất mát đó → Rút ra định luật bảo toàn năng lượng.HS: Lần lượt trả lời và rút ra kết luận.
HĐ 3: Vận dụng. (10′)GV: Cho HS trả lời , .? Bếp cải tiến khác với bếp kiềng 3 chân như thế nào?? Bếp cải tiến, lượn khói bay theo hướng nào? Có được sử dụng nữa không?HS: Trả lời.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: Hình 60.1. Từ A đến C: Thế năng biến đổi thành động năng. Từ C đến B: Động năng biến đổi thành thế năng. h2 < h1 → Thế năng của viên bi ở A lớn hơn thế năng của viên bi ở B.
…không thể có thêm…ngoài cơ năng còn có nhiệt năng xuất hiện do ma sát.
b) Kết luận 1: Cơ năng hao phí do chuyển hoá thành nhiệt năng.
2. Biến đổi cơ năng thành điện năng và ngược lại: Hao hụt cơ năng.a) Thí nghiệm: Hoạt động: Quả nặng- A rơi → dòng điện chạy sang động cơ làm động cơ quay kéo quả nặng B.Cơ năng
Định Luật Bảo Toàn Động Lượng
Động lượng p của một vật là một véc tơ cùng hướng với vận tốc và được xác định bởi công thức:
Khi một lực F không đổi tác dụng lên một vật trong khoảng thời gian Δt thì tích véc tơ F.Δt được định nghĩa là xung lượng của lực F trong khoảng thời gian Δt ấy.
Đơn vị xung lượng của lực là N.s
Tác dụng xung lượng của lực
Ý nghĩa: Khi lực đủ mạnh tác dụng lên vật trong một khoảng thời gian hữu hạn sẽ làm động lượng của vật biến thiên.
Phát biểu định luật bảo toàn động lượng
Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau.
Trong hệ cô lập chỉ có nội lực tương tác giữa các vật trong hệ trực đối nhau từng đôi một.
Định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập
Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn:
m1v1 (véc tơ) và m2v2 (véc tơ) là động lượng của vật 1 và vật 2 trước tương tác
m1v1′ (véc tơ) và m2v2′ (véc tơ) là động lượng của vật 1 và vật 2 sau tương tác
Xét một vật khối lượng m1, chuyển động trên một mặt phẳng ngang với vận tốc v1 (véc tơ) đến va chạm vào một vật có khối lượng m2 đang đứng yên. Sau va chạm hai vật nhập làm một và cùng chuyển động với vận tốc v (véc tơ). Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
Chuyển động bằng phản lực
Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, thì phần còn lại của hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như trên được gọi là chuyển động bằng phản lực. Ví dụ: Sự giật lùi của súng khi bắn, chuyển động của máy bay phản lực, tên lửa…
Dạng bài tập bảo toàn động lượng
Tìm độ lớn của động lượng
Bài 1: Một vật có m = 55kg thả mình rơi tự do từ vị trí cách mặt nước 4m. Sau khi chạm mặt nước 0,5s thì dừng lại, g = 9,8m/s². Tìm lực cản do nước tác dụng lên vật đó?
Hướng dẫn giải:
Bài 2. Một tên lửa khối lượng tổng cộng mo = 70tấn đang bay với v o = 200m/s đối với trái đất thì tức thời phụt ra lượng khí m 2 = 5 tấn, v 2 = 450m/s đối với tên lửa. Tính Vận tốc tên lửa sau khi phút khí ra?
Hướng dẫn giải:
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!
Bạn đang xem bài viết Định Luật Bảo Toàn Năng Lượng – Kipkis trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!