Chuyển hoá năng lượng, năng lượng hao phí
Viết được chuỗi chuyển hoá năng lượng của một thiết bị và tính được năng lượng hao phí cùng phần trăm hao phí của nó.
Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 48, Bài 49
⚡ Nhớ nhanh
- 1Bảo toàn năng lượng: năng lượng không tự sinh ra, không tự mất đi, chỉ chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền sang vật khác.
- 2Mỗi thiết bị nhận vào một dạng và trả ra dạng khác; chuỗi chuyển hoá viết bằng mũi tên.
- 3Năng lượng nhận vào = có ích + hao phí. Hao phí = nhận vào − có ích, thường ở dạng nhiệt (và tiếng ồn) toả ra môi trường.
- 4Phần trăm hao phí = hao phí : nhận vào × 100. Hao phí càng ít thì thiết bị càng tiết kiệm.
- 5Giảm hao phí bằng cách bôi trơn (bớt ma sát), cách nhiệt, bảo dưỡng và chọn thiết bị tốt hơn. Không thiết bị nào hết hao phí.
- 6⚠️ Hao phí không phải là năng lượng mất đi, chỉ là phần không dùng được cho mục đích của ta. Có ích hay hao phí còn tuỳ mục đích: nhiệt là hao phí của đèn nhưng là có ích của bếp.
👀 Nhìn là hiểu
Kéo một thiết bị (đèn sợi đốt, đèn LED, quạt điện, ấm đun nước) từ khay thả vào ổ cắm. Mỗi thiết bị nhận 100 J điện năng: dòng năng lượng chạy ra, chia thành phần có ích và phần hao phí (dải càng dày càng nhiều jun), và có ích + hao phí luôn cộng đúng 100 J. Đèn nào hao phí nhiều nhất, thiết bị nào ít nhất?
Kéo một thiết bị ở khay bên dưới thả vào ổ cắm
Mỗi thiết bị nhận 100 J điện năng
Thử lần lượt cả bốn thiết bị, rồi xem thiết bị nào hao phí nhiều nhất.
Phần hao phí của các thiết bị
- Đèn sợi đốt chưa thử
- Đèn LED chưa thử
- Quạt điện chưa thử
- Ấm đun nước chưa thử
⚖️ Năng lượng không tự sinh ra, không tự mất đi, chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác. Phần "hao phí" không biến mất: nó thành nhiệt toả ra không khí, ta không dùng lại được.
1 🔄 Năng lượng không mất, chỉ chuyển hoá
Khác lớp 4–5 ở đâu
- ✦Khoa học 4–5 bạn đã biết điện làm quạt quay, pin làm đèn sáng. Lớp 6 viết thành chuỗi: dạng nào đổi sang dạng nào, bằng thiết bị gì.
- ✦Lớp 6 thêm định luật bảo toàn năng lượng: cộng hết các dạng sau chuyển hoá thì tổng vẫn đúng bằng ban đầu. Cảm giác "hết năng lượng" chỉ là nó đã thành nhiệt, tản ra ngoài.
Nhận vào gì, trả ra gì
| Thiết bị | Nhận vào | Trả ra (có ích) |
|---|---|---|
| Pin mặt trời | Quang năng | Điện năng |
| Quạt điện | Điện năng | Động năng của gió |
| Loa | Điện năng | Năng lượng âm |
| Bếp điện | Điện năng | Nhiệt năng |
Dạng bài
Viết chuỗi chuyển hoá năng lượng
- 1 Xác định dạng năng lượng lúc đầu (nguồn).
- 2 Đi theo từng bộ phận của thiết bị; mỗi chỗ năng lượng đổi dạng thì viết một mũi tên.
- 3 Ghi dạng có ích ở cuối, và đừng quên dạng hao phí (nhiệt, âm) đi kèm.
- 4 Kiểm tra: dạng đầu ≠ dạng cuối chỉ do chuyển hoá, và chuỗi có ghi nhiệt năng toả ra ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Đừng viết "thế năng → điện năng" rồi coi như chuyển hết. Mỗi chỗ chuyển hoá đều thoát ra một ít nhiệt, nên điện năng thu được nhỏ hơn thế năng ban đầu của nước.
Viết chuỗi chuyển hoá năng lượng của nhà máy thuỷ điện: nước ở hồ chứa trên cao chảy xuống làm quay máy phát điện.
Hướng dẫn giải
2 ⚽ Quả bóng nảy lên thấp dần
Quả bóng cho thấy điều gì
- ✦Thả bóng: thế năng giảm, động năng tăng. Chạm sàn bị bẹp: động năng tạm thành thế năng đàn hồi, rồi bung ra đẩy bóng nảy lên.
- ✦Mỗi lần nảy, một ít năng lượng thành nhiệt (bóng và sàn ấm lên chút xíu) và âm thanh (tiếng bịch), nên lần sau thấp hơn lần trước.
- ✦Cuối cùng bóng nằm yên: toàn bộ năng lượng đã tản ra nhiệt và âm, không mất và cũng không thu lại được để nảy tiếp.
Dạng bài
Tính phần năng lượng thành nhiệt và âm
- 1 Ghi năng lượng của bóng lúc đầu (thế năng khi thả).
- 2 Ghi năng lượng của bóng lúc sau (thế năng ở đỉnh lần nảy).
- 3 Phần thiếu = lúc đầu − lúc sau. Đó là phần đã thành nhiệt và âm.
- 4 Kiểm tra: lúc sau + phần thiếu = lúc đầu ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Bóng nảy thấp hơn không có nghĩa năng lượng "biến mất". Cộng cả 6 J còn lại với 4 J nhiệt và âm thì vẫn đủ 10 J ban đầu.
Thả quả bóng khi nó có thế năng 10 J. Nảy lên lần đầu, ở đỉnh bóng chỉ còn thế năng 6 J. Bao nhiêu jun đã thành nhiệt và âm?
Hướng dẫn giải
3 🔥 Năng lượng có ích và hao phí
Phần năng lượng dùng đúng mục đích: ánh sáng của đèn, gió của quạt, nhiệt của bếp.
Phần không dùng được cho mục đích đó, thường là nhiệt và tiếng ồn toả ra: nhiệt của bóng đèn, mô-tơ quạt nóng lên.
Dạng bài
Tính hao phí và phần trăm hao phí
- 1 Xác định năng lượng nhận vào (toàn phần) và năng lượng có ích theo mục đích.
- 2 Hao phí = nhận vào − có ích.
- 3 Phần trăm hao phí = hao phí : nhận vào × 100.
- 4 Kiểm tra: có ích + hao phí = nhận vào ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Đừng cho rằng nhiệt luôn là hao phí. Với bóng đèn, nhiệt là hao phí. Nhưng với bếp điện hay nồi cơm, nhiệt chính là phần có ích, còn ánh sáng đỏ của dây nung mới là phần thừa.
Một bóng đèn sợi đốt nhận 100 J điện năng và phát ra 5 J ánh sáng. Tính năng lượng hao phí và phần trăm hao phí.
Hướng dẫn giải
4 🛠️ Giảm hao phí
Hao phí xuất hiện ở đâu, giảm thế nào
| Nguyên nhân | Ví dụ | Cách giảm |
|---|---|---|
| Ma sát | Xích xe, ổ trục | Bôi trơn, bảo dưỡng |
| Toả nhiệt ra ngoài | Nồi, tủ lạnh | Cách nhiệt, đậy vung |
| Thiết bị kém | Đèn sợi đốt | Đổi sang loại ít hao phí hơn |
Dạng bài
So hai thiết bị làm cùng một việc
- 1 Ghi mỗi thiết bị: nhận vào bao nhiêu thì cho ra bao nhiêu có ích.
- 2 Tìm gấp mấy lần năng lượng có ích bạn cần so với phần đã ghi.
- 3 Nhân năng lượng nhận vào với số lần đó.
- 4 Kiểm tra: thiết bị cho nhiều có ích hơn thì phải cần ít năng lượng nhận vào hơn ✓.
⚠️ Bẫy hay gặp: Đừng chia nhầm chiều: đèn tốt hơn là đèn cần ít điện hơn cho cùng lượng ánh sáng, không phải đèn nhận vào nhiều hơn. (Số ở đây chọn tròn để tính, không phải số đo thật của hai loại đèn.)
Đèn A: cứ 100 J điện cho 5 J ánh sáng. Đèn B: cứ 100 J điện cho 25 J ánh sáng. Muốn có 50 J ánh sáng thì mỗi đèn cần bao nhiêu jun điện?
Hướng dẫn giải
✏️ Luyện tập
Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần cách làm.
Chuỗi chuyển hoá
- 1Nhận biết
Phát biểu nào đúng về năng lượng?
- 2Thông hiểu
Chuỗi chuyển hoá năng lượng của chiếc đèn pin đang sáng là:
- 3Thông hiểu
Xếp chuỗi chuyển hoá của nhà máy thuỷ điện theo thứ tự:
Thứ tự của em: — bấm lần lượt —
- 4Thông hiểu
Tấm pin mặt trời trên mái nhà chuyển hoá năng lượng như thế nào?
- 5Vận dụng
Một bạn nói đã chế quạt chạy mãi mãi: chỉ cần quay lúc đầu, không cấp thêm năng lượng nào nữa. Vì sao điều đó không thể?
Quả bóng nảy
- 1Nhận biết
Quả bóng cao su đang rơi xuống: thế năng của nó chuyển hoá thành:
- 2Thông hiểu
Bóng chạm sàn và bị bẹp lại trong tích tắc. Lúc đó động năng của bóng tạm thời chuyển thành:
- 3Thông hiểu Quả bóng lúc thả có thế năng 10 J. Nảy lên lần đầu, ở đỉnh chỉ còn thế năng 6 J. Phần năng lượng đã thành nhiệt và âm là J.
- 4Thông hiểu
Cuối cùng quả bóng nằm yên trên sàn. Năng lượng ban đầu của nó:
- 5Vận dụng Mỗi lần nảy, bóng mất đúng 2 J thành nhiệt và âm. Thả khi thế năng 10 J thì sau lần nảy, thế năng ở đỉnh còn J.
Có ích và hao phí
- 1Nhận biết
Năng lượng hao phí là phần năng lượng:
- 2Thông hiểu Bóng đèn nhận 100 J điện năng và phát ra 5 J ánh sáng. Năng lượng hao phí là J.
- 3Thông hiểu Một máy nhận 800 J, trong đó hao phí 200 J. Năng lượng có ích là J.
- 4Vận dụng Quạt điện nhận 200 J điện năng, cho ra 150 J động năng của gió (có ích). Phần hao phí chiếm phần trăm năng lượng nhận vào.
- 5Vận dụng Động cơ nhận 400 J điện năng, hao phí chiếm 30 phần trăm. Năng lượng có ích là J.
- 6Thông hiểu
Câu nào đúng?
Giảm hao phí, so thiết bị
- 1Nhận biết
Biện pháp nào giúp giảm năng lượng hao phí do ma sát ở xích xe đạp?
- 2Thông hiểu
Vì sao đèn LED tiết kiệm điện hơn đèn sợi đốt khi cho cùng một độ sáng?
- 3Vận dụng Đèn A: cứ 100 J điện cho 5 J ánh sáng. Đèn B: cứ 100 J điện cho 25 J ánh sáng. Muốn có 50 J ánh sáng thì đèn A cần J điện, đèn B cần J điện.
- 4Vận dụng
Ba thiết bị X, Y, Z cùng nhận 100 J điện năng và cho ra phần có ích lần lượt là 80 J, 30 J, 55 J. Thiết bị hao phí nhiều nhất và lượng hao phí là:
- 5Thông hiểu
Việc nào sau đây KHÔNG giúp giảm hao phí năng lượng nhiệt của chiếc nồi nấu canh?
🎯 Chủ điểm này ra kiểm tra thế nào?
- •Kiểm tra cuối kỳ hay có một câu tính: cho năng lượng nhận vào và có ích, tìm hao phí hoặc phần trăm hao phí. Điểm hay mất là trừ nhầm chiều hoặc quên đổi phần trăm ra số.
- •Câu viết chuỗi chuyển hoá của thiết bị quen thuộc (thuỷ điện, đèn pin, quạt, quả bóng nảy), kèm câu "năng lượng không mất đi vì sao bóng nảy thấp dần".
- •Là nền cho cơ năng và sự bảo toàn cơ năng ở KHTN 8, hiệu suất ở KHTN 8–9 và năng lượng tái tạo ngay chủ điểm sau.
12. Năng lượng tái tạo, tiết kiệm năng lượng