BÀI 3. THANG NHIỆT ĐỘ

Mở đầu: Tùy theo việc điều chỉnh vòi nước mà khi rửa tay, ta có thể cảm thấy nước nóng hoặc lạnh (Hình 3.1). Năng lượng nhiệt đã truyền như thế nào giữa tay ta và nước trong mỗi trường hợp này? 

Đáp án chuẩn: 

- Nước nóng: Các phân tử nước nóng chạm vào da tay, truyền nhiệt từ phần nước nóng đến phần da tay.

- Nước lạnh: Các phân tử nước lạnh tiếp xúc với da tay, hấp thụ nhiệt từ phần da tay và làm lạnh nước.

I. SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG NHIỆT 

Câu 1: Đề xuất phương án thí nghiệm với các dụng cụ ở nhà trường để xác định chiều truyền năng lượng nhiệt giữa hai vật.

Đáp án chuẩn: 

Dụng cụ:

- Cốc thủy tinh (1)

- Cốc kim loại (2) 

- Nhiệt kế (3)

Tiến hành:

Bước 1:

- Đổ nước trong bình vào hai cốc. Đo nhiệt độ.

- Đặt cốc (2) vào trong (1). Sau hai phút, đo nhiệt độ.

Bước 2:

- Đưa cốc (2) ra khỏi cốc (1) và thay nước trong cốc này bằng nước nóng.

- Đặt cốc (2) chứa nước nóng vào trong cốc (1). Sau hai phút, đo nhiệt độ.

Quan sát, ghi lại nhiệt độ của các cốc sau mỗi bước và cho ra kết luận.

Câu 2: Ở bước 1 của thí nghiệm này, dựa vào cơ sở nào để suy ra là không có sự truyền năng lượng nhiệt giữa hai cốc nước?

Đáp án chuẩn: 

Từ bảng 3.1: nhiệt độ của 2 cốc lúc đầu và lúc sau đều không đổi và bằng nhau

Câu 3: Ở bước 2 của thí nghiệm này, dựa vào cơ sở nào để suy ra là có sự truyền năng lượng nhiệt giữa hai cốc nước?

Đáp án chuẩn:

Ở bước 2: cốc (1) nhiệt độ tăng từ 22,5^oC lên 24,5^oC (năng lượng nhiệt tăng), cốc (2) nhiệt độ giảm từ 42,6^oC xuống 36,5^oC (năng lượng nhiệt giảm). 

Luyện tập 1: Mùa nóng, ta thường dùng nước đá để làm mát đồ uống. Hãy cho biết chiều truyền năng lượng nhiệt trong trường hợp này.

Đáp án chuẩn: 

Nhiệt lượng từ đồ uống sẽ truyền tới nước đá

II. THANG NHIỆT ĐỘ

Câu 4: Nêu cách xác định độ chia trong thang nhiệt độ Celsius và thang nhiệt độ Kelvin

Đáp án chuẩn:

* Thang Celsius:

+ Gồm 2 mốc: nhiệt độ nóng chảy của nước đá tinh khiết (quy ước là 0 °C) và mốc còn lại là nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (quy ước là 100 °C). 

* Thang nhiệt độ Kelvin (thang đo nhiệt động):

+ Nhiệt độ không tuyệt đối  0 K; Nhiệt độ mà nước đá, nước và hơi nước có thể cùng tồn tại, được định nghĩa là 273,16 K (tương đương với 0,01°C).

Câu 5: Cách hiểu “Ở nhiệt độ không tuyệt đối, các chất không còn năng lượng nữa" có chính xác không? Vì sao?

Đáp án chuẩn: 

Cách hiểu trên không chính xác.

Bởi vì: 0 K  là nhiệt độ mà các phân tử có động năng chuyển động nhiệt bằng không và thế năng tương tác giữa chúng là tối thiểu. 

Luyện tập 2: Xác định các giá trị còn thiếu (?) trên biểu đồ hình 3.3 

Đáp án chuẩn:

Vận dụng: 

1. Theo bản tin thời tiết phát lúc 19h50 ngày 27/02/2022 thì nhiệt độ trung bình ngày – đêm trong ngày 28/02/2022 tại Hà Nội là 24°C -17°C. Sự chênh lệch nhiệt độ này trong thang đo Kelvin là bao nhiêu? Từ đó nhận xét về chênh lệch nhiệt độ khi tính trong hai thang đo.

2. Thế giới từng ghi nhận sự thay đổi nhiệt độ rất lớn diễn ra ở Spearfish, South Dakota vào ngày 22/01/1943. Lúc 7h30 sáng, nhiệt độ ngoài trời là - 20 °C. Hai phút sau, nhiệt độ ngoài trời tăng lên đến 7,2 °C. Xác định độ tăng nhiệt độ trung bình trong 2 phút đó theo đơn vị Kelvin/giây.

Đáp án chuẩn:

1. Độ chênh lệch theo thang Celsius: 7 ^oC

Nhận xét: độ chênh lệch là như nhau.

2.  0,2267 K/s.