Slide bài giảng Vật lí 12 Cánh diều bài 3: Thang nhiệt độ

Tóm lược nội dung

BÀI 3. THANG NHIỆT ĐỘ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: 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? 

Trả lời rút gọn: 

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ, nhiệt năng truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp, cụ thể:

- Ở chế độ nóng (hoặc ấm), nhiệt lượng của nước truyền cho tay nên ta cảm thấy nóng (ấm).

- Ở chế độ lạnh, nhiệt lượng từ tay truyền cho nước, nên ta cảm thấy mát lạnh.

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.

Trả lời rút gọn: 

Dụng cụ:Cốc thủy tinh (1); Cốc kim loại (2); Nhiệt kế (3)

Phương án thí nghiệm:

Bước 1: Đổ nước từ trong cùng một bình chứa vào hai cốc. Đo nhiệt độ nước ở hai cốc (nhiệt độ lúc đầu).

Đặt cốc (2) vào trong (1). Sau hai phút, đo nhiệt độ của nước ở hai cốc (nhiệt độ lúc sau).

Bước 2: Giữ nguyên nước trong cốc (1). Đưa cốc (2) ra khỏi cốc (1) và thay nước trong cốc này bằng nước nóng.

Đo nhiệt độ nước ở hai cốc (nhiệt độ lúc đầu).

Đặt cốc (2) chứa nước nóng vào trong cốc (1). Sau hai phút, đo nhiệt độ của nước ở hai cốc (nhiệt độ lúc sau).

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?

Trả lời rút gọn: 

Ở bước 1 hai vật có cùng nhiệt độ nên không có sự truyền năng lượng nhiệt giữa chúng.

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?

Trả lời rút gọn:

Sau 2 phút, nhiệt độ cốc (2) giảm, nhiệt độ cốc (1) tăng => Cốc (2) truyền nhiệt, cốc (1) nhận nhiệt. Vậy có sự truyền năng lượng nhiệt giữa hai cốc nước.

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.

Trả lời rút gọn: 

Khi bỏ đá vào đồ uống, năng lượng nhiệt của đồ uống truyền sang cho đá, làm cho nhiệt độ của đồ uống giảm, tạo cảm giác mát mẻ khi uống.

II. THANG NHIỆT ĐỘ

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

Trả lời rút gọn:

Trong thang nhiệt độ Celsius, hai điểm mốc được chọn là nhiệt độ của nước đá tan là 0 °C và nhiệt độ sôi của nước là 100 °C ở áp suất 1 atm. Khoảng giữa chia thành 100 phần bằng nhau, mỗi phần là 1 °C.

Trong thang nhiệt độ Kelvin, hai điểm mốc được chọn là 0 K (độ 0 tuyệt đối) và 273,16 K (nhiệt độ nước đồng thời tồn tại các trạng thái rắn, lỏng và hơi). Khoảng giữa chia thành 273,16 phần bằng nhau, mỗi phần là 1 K.

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

Trả lời rút gọn: 

Không, ở nhiệt độ không tuyệt đối, các chất vẫn còn năng lượng nhưng ở mức tối thiểu. Lúc này, hệ không có sự va chạm giữa các phân tử và thế năng tương tác giữa chúng đạt đến mức tối thiểu. Điều này xuất phát từ việc thể tích không thể đạt đến giá trị không, nên thế năng tương tương tác đạt đến mức tối thiểu mà không biến mất hoàn toàn.

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

Trả lời rút gọn:

Áp dụng CT: K = ^oC +273.15.

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.

Trả lời rút gọn:

1. T (K) = t (^oC) +273.15

Độ chênh lệch nhiệt độ khi tính theo hai thang đo là như nhau 7^oC hay 7K.

2. Độ tăng nhiệt độ là:

7,2 + 20 = 27,2 ^oC hay 27,2 K (do độ chênh lệch theo hai thang là như nhau).

Độ tăng trung bình: 27,2 K / 120 s = 0,2267 K/s.