BÀI 3: NHIỆT ĐỘ. THANG NHIỆT ĐỘ - NHIỆT KẾ

KHỞI ĐỘNG

Làm thế nào để nhận biết được sự truyền nhiệt năng giữa các vật? Ví dụ, làm thế nào để nhận biết: “ Vật nào là vật truyền nhiệt năng, vật nào là vật nhận nhiệt năng; sự truyền nhiệt năng đã dừng lại hay còn đang tiếp tục;…?”

Đáp án chuẩn:

Nhận biết: thông qua sự chênh lệch nhiệt độ, khả năng dẫn nhiệt của vật liệu, các thí nghiệm chứng tỏ được truyền nhiệt.

Vật nhiệt độ cao hơn truyền nhiệt, vật nhiệt độ thấp nhận nhiệt. Khi 2 vật đạt nhiẹt độ cân bằng thì dừng.

I. KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ

Thí nghiệm: 

Chuẩn bị:

• Cốc nhôm đựng khoảng 200 mL nước ở nhiệt độ khoảng 30 (1).

• Bình cách nhiệt đựng khoảng 500 mL nước ở nhiệt độ khoảng 60℃ (2).

• Hai nhiệt kế (3).

Tiến hành:

- Đặt cốc nhôm vào trong lòng bình cách nhiệt sao cho nước trong bình cách nhiệt ngập một phần cốc nhôm ( Hình3.1).

- Quan sát sự thay đổi nhiệt độ của nước trong bình và trong cốc từ khi bắt đầu thí nghiệm tới khi hai nhiệt độ này bằng nhau.

Trả lời các câu hỏi sau:

1. Tại sao có thể biết nước trong bình truyền nhiệt năng cho nước trong cốc?

2. Làm thế nào để nhận biết quá trình truyền nhiệt năng giữa nước trong bình và nước trong cốc đã kết thúc?

Đáp án chuẩn:

1. Vì: Đặt cốc nhôm vào bình cách nhiệt, lúc sau cả cốc và bình cách nhiệt có nhiệt độ khoảng 45℃. 

2. Nhiệt kế của nước trong cốc và nước trong bình có nhiệt độ bằng nhau.

Câu hỏi 1: Có thể nói khi hai vật tiếp xúc với nhau thì nhiệt năng luôn tự truyền từ vật có nội năng lớn hơn sang vật có nội năng nhỏ hơn hay không? Tại sao? Tìm ví dụ minh hoạ.

Đáp án chuẩn:

Câu nói trên là chưa chính xác. Vì sự truyền nhiệt phụ thuộc các yếu tố như diện tích tiếp xúc, chất liệu nhiệt, hiệu ứng dẫn nhiệt.

Ví dụ: Bình cách nhiệt có đá bên trong và một chậu nước ấm. 

II. THANG NHIỆT ĐỘ - NHIỆT KẾ

Hoạt động: Hình 3.3 giới thiệu nhiệt độ của một số sự vật, hiện tượng, quá trình.

1. Nhiệt độ không tuyệt đối là nhiệt độ nào trong hai thang nhiệt độ Celsius và Kelvin?

2. Nêu ý nghĩa của nhiệt độ không tuyệt đối.

3. Hãy dựa vào bảng so sánh hai thang nhiệt độ Celsius và Kelvin ở Hình 3.2 để chứng minh rằng: mỗi độ chia (1℃) trong thanh nhiệt độ Celsius có độ lớn bằng 1 độ chia (1K) trong thang nhiệt độ Kelvin.

4. Chứng minh công thức chuyển nhiệt độ từ thang Celsius sang thang Kelvin và ngược lại:

Đáp án chuẩn:

1. 0 K(thang nhiệt độ Kelvin) hoặc -273,15℃ (thang nhiệt độ Celsius).

2. Ý nghĩa: cung cấp một phép đo tuyệt đối, không phụ thuộc vào bất kỳ đơn vị nhiệt độ nào. Nhiệt độ mà tại đó mọi phân tử ngừng chuyển động.

3. 

Khoảng cách điểm đóng băng đến điểm sôi của nước và khoảng cách của điểm đóng băng đến độ không tuyệt tuyết ở hai thang nhiệt độ Celsius và Kelvin là bằng nhau. 

Kết luận: mỗi độ chia 1℃ trong thang nhiệt độ Celsius có độ lớn bằng 1 độ chia (1 K) trong thang nhiệt độ Kelvin.

4.

 - Theo định nghĩa thì 0 °C tương ứng với 273,15 K. CT: t(°C) = T(K) - 273,15

 - Theo định nghĩa thì 0 °C tương ứng với 273,15 K. CT: T(K)=t(℃)+273,15.

Câu hỏi: 

1. Chuyển đổi nhiệt độ:

1. Từ thang Celsius sang thang Kelvin: ; ;.

2. Từ thang Kelvin sang thang Celsius: 0 K ; 500 K; 1000 K.

2. Một vật được làm lạnh từ 100℃ xuống 0℃. Hỏi nhiệt độ của vật theo thang Kelvin giảm đi bao nhiêu độ?

3. Thang nhiệt độ Kelvin có những ưu điểm gì so với thang  nhiệt độ Celsius?

Đáp án chuẩn:

1. Chuyển đổi nhiệt độ

1. 543,15 K; 3,15 K; 773,15 K

2. -273,15℃; 226,85 ℃; 726,85℃

2. 100 K

3. 

- Thang nhiệt độ kelvin giúp cho phép tính đổi về nhiệt độ trở nên đơn giản hơn.

- 0 K ứng với nhiệt độ không tuyệt đối, nơi mà các phân tử không hoạt động, làm cho thang Kelvin trở thành một phép đo tuyệt đối.

Em có thể: 

- Giải thích được các hiện tượng truyền nhiệt năng thường gặp trong đời sống.

- Phân biệt được hai thang nhiệt độ Celsius và Kelvin.

- Chuyển đổi được nhiệt độ Celsius sang nhiệt độ Kelvin và ngược lại.

Đáp án chuẩn:

- Ví dụ: Xoa hai tay vào nhau, thấy tay nóng lên vì các hạt cấu trúc trong tay chúng ta dao động, chuyển động nhanh hơn làm tăng nhiệt năng.

- Thang Celsius, điểm đông đá của nước được đặt là 0°C, điểm sôi của nước là 100°C . Thang nhiệt độ K điểm đông đá của nước là 273.15 K, điểm sôi của nước ở áp suất tiêu chuẩn là 373.15 K. Tính bằng công thức chuyển đổi nhiệt độ.

t(°C) = T(K) - 273,15

T(K)=t(℃)+273,15.