Đáp án Vật lí 12 cánh diều Chủ đề 1 Bài 3: Thang nhiệt độ

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? 

Hướng dẫn chi tiết: 

Tùy theo việc điều chỉnh vòi nước mà khi rửa tay, ta có thể cảm thấy nước nóng hoặc lạnh (Hình 3.1). Dưới đây là cách năng lượng nhiệt được truyền trong hai trường hợp khi điều chỉnh vòi nước:

- Nước nóng: Khi vòi nước được điều chỉnh để ra nước nóng, nước chảy ra có nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ của da tay. Nhiệt được truyền từ nước nóng sang da tay chủ yếu thông qua truyền nhiệt dẫn. Điều này xảy ra khi phân tử nước nóng chạm vào da tay, truyền nhiệt từ phần nước nóng đến phần da tay.

- Nước lạnh:Khi vòi nước được điều chỉnh để ra nước lạnh, nước chảy ra có nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ của da tay. Nhiệt được truyền từ da tay sang nước lạnh thông qua truyền nhiệt dẫn. Điều này xảy ra khi phân tử nước lạnh tiếp xúc với da tay, hấp thụ nhiệt từ phần da tay và làm lạnh nước.

Tóm lại, trong cả hai trường hợp, năng lượng nhiệt được truyền giữa tay và nước thông qua các cơ chế như truyền nhiệt dẫn và truyền nhiệt bằng chất lỏng. Đối với nước nóng, nhiệt được truyền từ nước sang da tay, trong khi đối với nước lạnh, nhiệt được truyền từ da tay sang 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.

Hướng dẫn chi tiết: 

* Dụng cụ: Cốc thủy tinh (1), Cốc kim loại (2), Nhiệt kế (3), nước nóng và nước lạnh.

* Phương án thí nghiệm:

- Tìm hiểu công dụng của các dụng cụ nêu trên.

- Lập phương án thí nghiệm với các dụng cụ đó.

* Tiến hành:

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).

Bước 3: Quan sát, ghi lại nhiệt độ của các cốc sau mỗi bước và cho ra kết luận.

* Phân tích kết quả:

- So sánh nhiệt độ của hai cốc nước ở bước 1 và bước 2

- Lặp lại thí nghiệm với các khoảng thời gian khác nhau để thu thập thêm dữ liệu.

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?

Hướng dẫn chi tiết: 

Từ bảng kết quả ta có thể thấy nhiệt độ của 2 cốc lúc đầu và lúc sau đều không đổi và bằng nhau, nghĩa là không có sự thay đổi về năng lượng nhiệt của 2 cốc,

=> nên sẽ không có cốc nào truyền nhiệt và không có cốc nào nhận nhiệt

=> từ đó kết luận không có sự trao đổi năng lượng nhiệt giữa 2 cốc.

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?

Hướng dẫn chi tiết:

Ở bước 2 ta thấy:

+ nhiệt độ nước của hai cốc có sự thay đổi sau 2 phút hay có sự thay đổi về năng lượng nhiệt

+ cốc (1) nhiệt độ tăng từ 22,5^oC lên 24,5^oC hay năng lượng nhiệt tăng

+ cốc (2) nhiệt độ giảm từ 42,6^oC xuống 36,5^oC, năng lượng nhiệt giảm

=>  Do đó ta có thể kết luận cốc (2) truyền nhiệt và cốc (1) nhận nhiệt, từ đó 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.

Hướng dẫn chi tiết: 

Ta đã kết luận được: năng lượng nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn, cho tới khi nhiệt độ của 2 vật bằng nhau thì không còn sự trao đổi năng lượng nhiệt giữa chúng. 

=> Do đó để xác định chiều truyền nhiệt lượng, ta cần xác định vật nào có nhiệt độ cao hơn và vật nào có nhiệt độ thấp hơn.

 Mùa nóng, ta thường dùng nước đá để làm mát đồ uống, trong trường hợp này, ta thấy nước đá có nhiệt độ thấp hơn đồ uống, do đó nhiệt lượng từ đồ uống sẽ truyền tới nước đá, làm cho nước đá tăng nhiệt độ và đồ uống cũng sẽ giảm nhiệt độ theo. => Chiều truyền năng lượng nhiệt: nhiệt lượng truyền từ đồ uống sang nước đá.

II. THANG NHIỆT ĐỘ

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

Hướng dẫn chi tiết:

* Thang Celsius:  Là thang đo nhiệt độ có một mốc là 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). Khoảng giữa hai mốc nhiệt độ này được chia thành 100 khoảng bằng nhau.

+ Thực tế là cả hai mốc nhiệt độ này đều không cố định vì có thể thay đổi nếu áp suất thay đổi. Do đó, các mốc nhiệt độ này được quy ước xác định ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn (1 atm).

* Thang nhiệt độ Kelvin, còn được gọi là thang đo nhiệt động, là thang đo nhiệt độ sử dụng mốc gồm hai nhiệt độ cố định: Nhiệt độ không tuyệt đối, được định nghĩa là 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).

+ Độ chia trong thang nhiệt độ kelvin bằng với độ chia trong thang nhiệt độ Celsius

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

Hướng dẫn chi tiết: