Dễ hiểu giải Vật lí 12 Kết nối tri thức bài 3: Nhiệt độ. Thang nhiệt độ – nhiệt kế

Giải dễ hiểu bài 3: Nhiệt độ. Thang nhiệt độ – nhiệt kế. Trình bày rất dễ hiểu, nên tiếp thu Vật lí 12 Kết nối dễ dàng. Học sinh nắm được kiến thức và biết suy rộng ra các bài tương tự. Thêm 1 dạng giải mới để mở rộng tư duy. Danh mục các bài giải trình bày phía dưới


Nếu chưa hiểu - hãy xem: => Lời giải chi tiết ở đây

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;…?”

Giải nhanh:

Dựa vào sự chênh lệch nhiệt độ, khả năng dẫn nhiệt của vật liệu, và các thí nghiệm chứng minh truyền nhiệt. 

Lấy ví dụ:  quả trứng vừa mới luộc rồi vớt ra cho vào bát nước lạnh, nó sẽ truyền nhiệt sang cho nước lạnh, và nước lạnh sẽ là vật nhận nhiệt, sự truyền nhiệt năng sẽ dừng lại nếu nhiệt độ quả trứng và nhiệt độ nước lạnh cân bằng nhau.

I. KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ

Thí nghiệm

Chuẩn bị:

Tiến hành:

  • Đặt cốc nhôm vào trong lòng bình cách nhiệt sao cho nước trong bình cách nhiệt ngập một phần cốc nhôm ( Hình 3.1).

  • 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?

Giải nhanh:

  1. Nước trong cốc đang có nhiệt độ thấp hơn trong bình cách nhiệt. Mà khi đặt cốc nhôm vào bình cách nhiệt thì lúc sau cả cốc và bình cách nhiệt có nhiệt độ khoảng 45℃. Cho thấy được cốc nhôm đã nhận được một lượng nhiệt và bình cách nhiệt mất đi một lượng nhiệt bằng với lượng nhiệt mà cốc nhôm nhận được. 

  2. Dựa  vào nhiệt kế, khi nào nhiệt kết của nước trong cốc và nước trong bình có nhiệt độ bằng nhau thì quá trình truyền nhiệt năng giữa nước trong bình và nước trong cốc đã kết thúc.

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.

Giải nhanh:

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 là chưa chính xác. Quá trình truyền nhiệt không chỉ phụ thuộc vào sự chuyển động của phân tử trong vật liệu mà còn phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích tiếp xúc, chất liệu của vật liệu và các hiệu ứng dẫn nhiệt khác nhau.

Ví dụ: Bình cách nhiệt có đá bên trong và một chậu nước ấm. Giả sử nếu thả nguyên cục đá vào nước ấm thì cục đá sẽ tan rất nhanh cho thấy được đá nhận nhiệt từ nước ấm. Nếu cục đá được đặt trong bình giữ nhiệt thì khi thả bình cách nhiệt vào chậu nước ấm sẽ thấy được đá tan lâu hơn do được đặt trong bình cách nhiệt, sự truyền nhiệt đang bị hạn chế bởi bình giữ nhiệt.

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:

Giải nhanh:

  1. Nhiệt độ không tuyệt đối là 0 K hoặc -273,15℃ là nhiệt độ thấp nhất trên lí thuyết và được các nhà khoa học xác định.

  2. Ý nghĩa: nó 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. Từ hình vẽ 3.2 có thể thấy trong thang nhiệt độ Celsius có điểm nhiệt độ thấp nhất là -273,15 °C và cao nhất là 100 °C, khoảng cách nhiệt độ là 373,15 °C. Tuơng tự ở thang nhiệt độ Kelvin có điểm nhiệt độ thấp nhất là 0 K và cao nhất là 373,15 K, khoảng cách nhiệt độ là 373,15 K.

Từ đó, nếu chia thành các khoảng bằng nhau, mỗi khoảng tương ứng với 1 °C và 1 K thì có thể thấy mỗi độ chia (1°C) trong thang nhiệt độ Celsius có độ lớn bằng 1 độ chia (1K) trong thang nhiệt độ Kelvin.

 Chuyển từ Kelvin sang Celsius: Ngược lại, khi ta giảm nhiệt độ từ 273,15 K xuống 0 K (nhiệt độ tuyệt đối), nhiệt độ tương ứng trong thang Celsius cũng giảm từ 0℃ xuống -273,15℃. Do đó, ta có công thức: T(K)=t(℃)+273,15.

Câu hỏi: 

  1. Chuyển đổi nhiệt độ:

Giải nhanh:

  1. Chuyển đổi nhiệt độ

  2. 270℃= 270 + 273,15= 543,15 K

-270℃ = -270 + 273,15=3,15 K

500℃= 500 + 273,15 = 773,15 K

  1. 0K = 0 – 273,15 = -273,15℃

500 K=500-273,15= 226,85 ℃

1000K = 1000 -273,15= 726,85℃

  1. Đổi 100 ℃= 373,15 K

       0℃=273,15 K

Nhiệt độ theo thang kelvin giảm đi là: 373,15-273,15=100 K

  1. Ưu điểm là:

- Thang nhiệt độ kelvin dùng đơn vị tuyệt đối K, giúp cho phép tính đổi về nhiệt độ trở nên đơn giản hơn.

- 0 K trong thang Kelvin tương 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.

Giải nhanh:

- Ví dụ : Khi thả cục nước đá vào nước nóng thì cục nước đá tan dần, vì nước nóng có nhiệt độ cao hơn đã truyền nhiệt năng cho cục nước đá, làm cho cục nước đá nóng chảy. 

- Trong thang Celsius, điểm đông đá của nước được đặt là 0°C và điểm sôi của nước là 100°C. Trong thang nhiệt độ K điểm đông đá của nước tương đương với 273.15 K, và điểm sôi của nước ở áp suất tiêu chuẩn là 373.15 K.

  • Chuyển từ Celsius sang Kelvint(°C) = T(K) - 273,15

  • Chuyển từ Kelvin sang Celsius: T(K)=t(℃)+273,15.


Nếu chưa hiểu - hãy xem: => Lời giải chi tiết ở đây

Nội dung quan tâm khác

Thêm kiến thức môn học

Bình luận

Giải bài tập những môn khác