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 rút gọn:

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

Ví dụ: quả trứng vừa mới luộc rồi vớt ra cho vào bát nước lạnh, sau vài phút thấy quả trứng không nóng như lúc đầu, nước nóng hơn.

Quả trứng đang nóng nó sẽ truyền nhiệt sang cho nước lạnh.

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?

Giải rút gọn:

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

Cốc nhôm nhận được một lượng nhiệt và bình cách nhiệt mất đi một lượng nhiệt bằng với lượng nhiệt mà cốc nhôm nhận được.

Nước trong bình cách nhiệt truyền nhiệt năng cho nước trong cốc chứ không phải là nước trong cốc truyền cho nước trong bình.

2. Nhận biết bằng cách: 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.

Giải rút gọn:

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. Nếu thả 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 cách nhiệt thì khi thả bình cách nhiệt vào chậu nước ấm sẽ thấy được đá tan lâu hơn.

Sự truyền nhiệt phụ thuộc vào chất liệu dẫn 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 rút gọn:

1. Nhiệt độ không tuyệt đối là 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. 

Thang nhiệt độ Celsius: 

- Điểm đóng băng của nước (0℃) đến điểm sôi của nước (100℃) Điểm đóng băng cách điểm sôi là 100-0=100. 

- Điểm đóng băng 0℃ đến điểm không tuyệt đối là -273,15℃ Khoảng cách giữa 2 điểm này là 273,15.

Thang nhiệt độ Kelvin : 

- Điểm đóng băng của nước (273,15K) đến điểm sôi của nước (373,15K) Điểm đóng băng cách điểm sôi là 373,15-273,15=100. 

- Điểm đóng băng 273,15 K đến điểm không tuyệt đối 0 K thì khoảng cách là 273,15.

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.

 - Chuyển từ Celsius sang Kelvin: Theo định nghĩa thì 0 °C tương ứng với 273,15 K. Do đó, ta có công thức: t(°C) = T(K) - 273,15

 - Chuyển từ Kelvin sang Celsius: Theo định nghĩa thì 0 °C tương ứng với 273,15 K. Do đó, ta có công thức: 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?

Giải rút gọn:

1. Chuyển đổi nhiệt độ

1. 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℃

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

3. Ưu điểm: 

- 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.

Giải rút gọn:

- 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.

• Celsius sang Kelvin: t(°C) = T(K) - 273,15

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