Giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 Cánh diều Chủ đề 10 Bài 31: Sự chuyển hóa năng lượng (Trang 158-161)

Giới thiệu Chủ đề 10: Năng lượng và sự biến đổi năng lượng

Trong Bài 30, chúng ta đã được làm quen với các dạng năng lượng cơ bản như động năng và thế năng, cũng như năng lượng hóa học, nhiệt, ánh sáng. Giờ đây, trong Bài 31: **Sự chuyển hóa năng lượng**, các em sẽ tiếp tục khám phá một trong những nguyên lí quan trọng nhất của tự nhiên: **Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác.** Chúng ta sẽ tìm hiểu về năng lượng có ích và năng lượng hao phí trong quá trình chuyển hóa, đồng thời nhận diện các nguồn năng lượng tái tạo – những nguồn năng lượng thân thiện với môi trường, bền vững cho tương lai. Hãy cùng Sĩ Tử đi sâu vào thế giới đầy thú vị của sự chuyển hóa năng lượng!

Để hỗ trợ các em trong quá trình học tập, Sĩ Tử cung cấp các tài liệu giải bài tập và lời giải chi tiết cho bộ sách Cánh diều:

• Giải SGK KHTN 6 Cánh diều: Bài 30 – Các dạng năng lượng (Trang 153-157)
• Tổng hợp giải SGK Khoa học tự nhiên lớp 6 Cánh diều
• Tài liệu học tập lớp 6

I. Sự chuyển hóa năng lượng và năng lượng hao phí (trang 158-159)

1. Tìm từ thích hợp với chỗ ? ở câu b theo mẫu ở câu a dưới đây.

a) Năng lượng điện chuyển hóa thành năng lượng ánh sáng và năng lượng nhiệt phát ra từ bóng đèn dây tóc.

b) Năng lượng điện chuyển thành năng lượng ? phát ra từ đèn điện.

Trả lời:

Dựa theo ví dụ ở câu a (bóng đèn dây tóc tạo ra cả ánh sáng và nhiệt), và câu b nói về “đèn điện” nói chung:

b) Năng lượng điện chuyển thành năng lượng **ánh sáng** phát ra từ đèn điện.

Giải thích thêm: Mặc dù đèn điện (đặc biệt là đèn sợi đốt) cũng phát ra nhiệt, nhưng chức năng chính và mục đích sử dụng của đèn là phát ra ánh sáng. Do đó, năng lượng ánh sáng là năng lượng có ích chủ yếu.

2. Vào mùa đông, khi xoa hai lòng bàn tay với nhau, sau đó áp lòng bàn tay vào má, ta thấy ấm hơn. Thảo luận với bạn để chỉ ra sự chuyển dạng năng lượng chủ yếu khi đó. Nêu tên dạng năng lượng truyền từ hai tay lên má trong động tác kể trên.

Trả lời:

Khi xoa hai lòng bàn tay vào nhau, và sau đó áp vào má, ta thấy ấm hơn. Sự chuyển hóa năng lượng chủ yếu diễn ra như sau:

• **Bước 1: Xoa hai lòng bàn tay với nhau.**
  • Chúng ta sử dụng năng lượng hóa học tích trữ trong cơ thể (từ thức ăn) để cung cấp **năng lượng cơ học (động năng)** cho việc xoa tay.
  • Do có **ma sát** giữa hai lòng bàn tay, một phần năng lượng cơ học này không chuyển hóa hoàn toàn thành động năng của tay mà bị chuyển hóa thành **năng lượng nhiệt**, làm cho hai lòng bàn tay nóng lên.
  • **Sự chuyển dạng năng lượng chủ yếu:** Năng lượng hóa học (trong cơ thể) → Năng lượng cơ học (xoa tay) → **Năng lượng nhiệt** (do ma sát).
• **Bước 2: Áp lòng bàn tay nóng vào má.**
  • Khi hai lòng bàn tay đã ấm lên, chúng ta áp chúng vào má.
  • **Dạng năng lượng truyền từ hai tay lên má:** Chính là **năng lượng nhiệt** (dạng nhiệt năng). Nhiệt từ lòng bàn tay nóng sẽ truyền sang vùng má, làm cho má cảm thấy ấm hơn.

Vậy, sự chuyển dạng năng lượng chủ yếu là từ **năng lượng hóa học (cơ thể)** chuyển thành **năng lượng nhiệt** do ma sát, và dạng năng lượng truyền từ tay lên má là **năng lượng nhiệt**.

3. Nêu tên năng lượng có ích và năng lượng hao phí khi sử dụng bếp ga để nấu ăn.

Trả lời:

Khi sử dụng bếp gas để nấu ăn, năng lượng hóa học chứa trong khí gas sẽ được đốt cháy và chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác:

• **Năng lượng có ích:**
  • **Năng lượng nhiệt** truyền trực tiếp vào nồi, chảo và thức ăn, làm chín thức ăn hoặc đun sôi nước. Đây là mục đích chính của việc sử dụng bếp gas, nên nó là năng lượng có ích.
• **Năng lượng hao phí:**
  • **Năng lượng nhiệt** tỏa ra môi trường xung quanh bếp (làm nóng không khí trong bếp). Mặc dù là nhiệt, nhưng nó không trực tiếp làm nóng thức ăn và không phục vụ mục đích chính, nên được coi là hao phí.
  • **Năng lượng ánh sáng** phát ra từ ngọn lửa gas. Mặc dù có ánh sáng, nhưng chúng ta không dùng bếp gas để chiếu sáng, nên đây là năng lượng hao phí.
  • **Năng lượng âm thanh** (tiếng xì của gas, tiếng lửa cháy) cũng là một dạng năng lượng bị hao phí.

Nguyên tắc của sự chuyển hóa năng lượng là năng lượng luôn được bảo toàn, nhưng không phải tất cả năng lượng chuyển hóa đều là năng lượng có ích. Một phần năng lượng luôn bị biến đổi thành các dạng không mong muốn và phân tán vào môi trường dưới dạng năng lượng hao phí.

4. Trong các hành động sau, hành động nào gây lãng phí năng lượng, hành động nào thể hiện việc tiết kiệm năng lượng?

– Tắt các thiết bị điện trong lớp học khi ra về.

– Đặt điều hoà không khí ở mức dưới 25 °C vào những ngày mùa hè nóng nực.

Bật tất cả bóng điện ở hành lang lớp học trong các giờ học.

Trả lời:

Phân tích từng hành động:

• **Tắt các thiết bị điện trong lớp học khi ra về.**
  • Đây là hành động **thể hiện việc tiết kiệm năng lượng**. Khi không có người sử dụng, việc tắt thiết bị điện giúp ngừng tiêu thụ điện năng không cần thiết, tránh lãng phí.
• **Đặt điều hoà không khí ở mức dưới 25 °C vào những ngày mùa hè nóng nực.**
  • Đây là hành động **gây lãng phí năng lượng**. Mức nhiệt độ quá thấp (dưới 25 °C) sẽ khiến điều hòa phải hoạt động với công suất cao hơn rất nhiều để đạt được nhiệt độ mong muốn, tiêu thụ nhiều điện năng hơn. Nhiệt độ lý tưởng và tiết kiệm điện cho điều hòa thường là từ 26 °C đến 28 °C.
• **Bật tất cả bóng điện ở hành lang lớp học trong các giờ học.**
  • Đây là hành động **gây lãng phí năng lượng**. Trong các giờ học, học sinh chủ yếu ở trong lớp học, hành lang có thể không cần quá nhiều ánh sáng hoặc có đủ ánh sáng tự nhiên. Việc bật tất cả bóng điện một cách không cần thiết sẽ gây lãng phí điện năng. Nên chỉ bật khi thật sự cần thiết hoặc bật một số đèn nhất định để đảm bảo đủ ánh sáng.

Việc tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng để bảo vệ môi trường, giảm chi phí và sử dụng tài nguyên hiệu quả.

5. Từ hay cụm từ nào sau đây: năng lượng hoá học; động năng; năng lượng nhiệt; năng lượng điện thích hợp với vị trí có dấu ? trong mỗi hình dưới đây?

a) Năng lượng của thức ăn chuyển thành ? của người đạp xe

b) Năng lượng điện chuyển thành năng lượng có ích là động năng của cánh quạt và năng lượng hao phí là ? khi sử dụng quạt điện

c) Năng lượng gió chuyển thành năng lượng có ích là ? trong quá trình sản xuất điện

Trả lời:

Dựa vào kiến thức về sự chuyển hóa năng lượng, ta điền các từ/cụm từ thích hợp vào chỗ trống:

a) Năng lượng của thức ăn chuyển thành **động năng** của người đạp xe.

• **Giải thích:** Thức ăn chứa năng lượng hóa học. Khi chúng ta ăn, năng lượng này được chuyển hóa trong cơ thể thành năng lượng cung cấp cho các hoạt động cơ bắp, giúp tạo ra chuyển động (đạp xe), tức là động năng.

b) Năng lượng điện chuyển thành năng lượng có ích là động năng của cánh quạt và năng lượng hao phí là **năng lượng nhiệt** khi sử dụng quạt điện.

• **Giải thích:** Quạt điện hoạt động để tạo ra gió (động năng của cánh quạt là năng lượng có ích). Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động, động cơ quạt cũng nóng lên và phát ra nhiệt, đây là năng lượng hao phí không phục vụ mục đích làm mát.

c) Năng lượng gió chuyển thành năng lượng có ích là **năng lượng điện** trong quá trình sản xuất điện.

• **Giải thích:** Turbin gió sử dụng động năng của gió để quay các cánh quạt, thông qua máy phát điện, động năng này được chuyển hóa thành điện năng – đây là năng lượng có ích mà chúng ta mong muốn.

6. Đề xuất biện pháp sử dụng tiết kiệm năng lượng điện khi dùng các thiết bị sau đây: đèn điện, ti vi, điều hoà không khí, bếp điện / bếp từ / lò vi sóng.

Trả lời:

Việc tiết kiệm năng lượng điện không chỉ giúp giảm chi phí sinh hoạt mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Dưới đây là các biện pháp cụ thể cho từng thiết bị:

• **Đèn điện:**
  • **Sử dụng đèn LED:** Thay thế đèn sợi đốt hoặc đèn huỳnh quang bằng đèn LED vì chúng tiết kiệm điện hơn rất nhiều và tuổi thọ cao hơn.
  • **Tắt đèn khi không sử dụng:** Tắt đèn khi rời khỏi phòng, khi ra về, hoặc khi có đủ ánh sáng tự nhiên.
  • **Tận dụng ánh sáng tự nhiên:** Mở cửa sổ, rèm cửa để ánh sáng mặt trời chiếu vào ban ngày.
  • **Thường xuyên vệ sinh đèn:** Bụi bẩn bám trên đèn có thể làm giảm hiệu suất chiếu sáng, khiến bạn phải bật nhiều đèn hơn hoặc đèn sáng hơn mức cần thiết.
• **Ti vi:**
  • **Tắt tivi khi không xem:** Không để tivi bật nếu không có ai xem.
  • **Giảm độ sáng màn hình:** Giảm độ sáng màn hình tivi đến mức vừa đủ nhìn rõ. Màn hình càng sáng thì càng tốn điện.
  • **Rút phích cắm khi không sử dụng trong thời gian dài:** Chế độ chờ (standby mode) vẫn tiêu thụ một lượng nhỏ điện năng.
• **Điều hòa không khí:**
  • **Đặt nhiệt độ hợp lí:** Đặt nhiệt độ điều hòa ở mức 26-28 °C vào mùa hè. Mỗi 1 °C giảm xuống sẽ làm tăng đáng kể lượng điện tiêu thụ.
  • **Vệ sinh định kì:** Vệ sinh lưới lọc và dàn lạnh/dàn nóng định kì (3-6 tháng/lần) để đảm bảo điều hòa hoạt động hiệu quả, không bị quá tải.
  • **Đóng kín cửa, rèm:** Đảm bảo phòng kín để tránh thất thoát hơi lạnh. Kéo rèm cửa để hạn chế ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp vào phòng.
  • **Không bật tắt liên tục:** Bật/tắt điều hòa liên tục làm tiêu tốn điện năng hơn là duy trì ở một nhiệt độ ổn định.
  • **Sử dụng quạt kết hợp:** Bật quạt trần hoặc quạt cây cùng lúc với điều hòa giúp không khí lưu thông tốt hơn, tạo cảm giác mát hơn và có thể tăng nhiệt độ điều hòa lên một chút.
• **Bếp điện / Bếp từ / Lò vi sóng:**
  • **Sử dụng đúng kích cỡ nồi/chảo:** Sử dụng nồi/chảo có đáy bằng, kích thước phù hợp với vùng nấu để nhiệt tập trung hiệu quả, tránh thất thoát nhiệt ra ngoài.
  • **Đậy nắp khi đun nấu:** Giúp thức ăn chín nhanh hơn, giữ nhiệt tốt hơn, giảm thời gian nấu và tiết kiệm điện.
  • **Tắt bếp sớm:** Tắt bếp trước khi thức ăn chín hoàn toàn một chút và tận dụng hơi nóng còn lại.
  • **Hạn chế mở cửa lò vi sóng/lò nướng:** Mỗi lần mở cửa, nhiệt lượng bên trong sẽ thoát ra ngoài.
  • **Rã đông thực phẩm trước khi nấu/nướng:** Giúp giảm thời gian và năng lượng cần thiết để làm chín thực phẩm.

7. Em hãy lấy ví dụ để minh hoạ sự bảo toàn năng lượng.

Trả lời:

Sự bảo toàn năng lượng là một trong những định luật cơ bản nhất của vật lí, phát biểu rằng: **Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.** Tổng năng lượng trong một hệ kín luôn không đổi.

Dưới đây là một ví dụ minh họa rõ ràng về sự bảo toàn năng lượng:

**Ví dụ: Con lắc dao động (hoặc quả bóng được tung lên/rơi xuống)**

Hãy xét ví dụ một quả bóng được tung thẳng đứng lên cao, rồi rơi xuống:

• **Tại điểm thấp nhất (ngay trước khi tung lên hoặc ngay khi chạm đất):**
  • Quả bóng có **động năng** cực đại (do có tốc độ lớn nhất).
  • **Thế năng hấp dẫn** của nó là nhỏ nhất (hoặc bằng 0 nếu chọn mặt đất làm mốc).
• **Khi quả bóng đang bay lên:**
  • Động năng của quả bóng **giảm dần** (vì tốc độ giảm do trọng lực kéo xuống).
  • Thế năng hấp dẫn của quả bóng **tăng dần** (vì độ cao tăng lên).
  • Trong quá trình này, động năng đang chuyển hóa thành thế năng hấp dẫn.
• **Tại điểm cao nhất:**
  • Động năng của quả bóng bằng 0 (vì tốc độ tức thời bằng 0 – nó dừng lại một khoảnh khắc trước khi đổi chiều).
  • **Thế năng hấp dẫn** của quả bóng đạt **cực đại**.
  • Tại đây, toàn bộ động năng ban đầu đã chuyển hóa thành thế năng hấp dẫn (bỏ qua ma sát không khí).
• **Khi quả bóng đang rơi xuống:**
  • Thế năng hấp dẫn của quả bóng **giảm dần** (vì độ cao giảm).
  • Động năng của quả bóng **tăng dần** (vì tốc độ tăng do trọng lực kéo xuống).
  • Trong quá trình này, thế năng hấp dẫn đang chuyển hóa ngược lại thành động năng.
• **Trở lại điểm thấp nhất:**
  • Quả bóng lại có **động năng** cực đại.
  • **Thế năng hấp dẫn** nhỏ nhất.

**Kết luận:** Trong suốt quá trình này, tổng của động năng và thế năng hấp dẫn của quả bóng (tức là tổng cơ năng) gần như được bảo toàn (nếu bỏ qua ma sát của không khí). Năng lượng chỉ chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng hấp dẫn, chứ không bị mất đi hay sinh ra thêm. Nếu tính đến ma sát không khí, một phần nhỏ cơ năng sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng và âm thanh, nhưng tổng năng lượng (cơ năng + nhiệt năng + âm thanh) của hệ vẫn được bảo toàn.