Đáp án Vật lí 12 cánh diều Chủ đề 1 Bài 1: Sự chuyển thể của các chất

BÀI 1. SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT

Mở đầu: Các chất có thể ở thể rắn như thanh sắt, thể lỏng như cồn, thế khí như hơi nước,... Các chất cũng có thể chuyển từ thể này sang thể khác. Thanh sắt có thể nóng chảy, cồn có thể chuyển thành hơi, hơi nước có thể ngưng tụ thành nước,...

Vậy các chất rắn, chất lòng, chất khí có cấu tạo như thế nào mà lại chuyển được từ thể này sang thể khác?

Hướng dẫn chi tiết:

Cấu trúc của các chất rắn, lỏng và khí thường liên quan đến sự sắp xếp và độ tổ chức của các phân tử, nguyên tử hoặc ion trong chất đó. Sự khác biệt chính giữa chúng thường nằm ở mức độ tổ chức và sự di động của các phân tử/ions.

- Rắn: 

+ Trong chất rắn, các phân tử hoặc nguyên tử thường được sắp xếp chặt chẽ và có thể di chuyển rất ít. 

+ Sự tổ chức này tạo ra cấu trúc đặc của chất rắn và làm cho chúng giữ được hình dạng và khối lượng cố định.

- Lỏng: 

+ Trong chất lỏng, các phân tử hoặc nguyên tử tự do di chuyển nhưng vẫn giữ được một mức độ sắp xếp tương đối. 

+ Điều này làm cho chất lỏng có khả năng chuyển động và có thể thay đổi hình dạng tùy thuộc vào điều kiện môi trường như nhiệt độ và áp suất.

- Khí: 

+ Trong chất khí, các phân tử hoặc nguyên tử tự do di chuyển một cách ngẫu nhiên và không có sự sắp xếp nào đáng kể.

+ Chúng có thể di chuyển ở bất kỳ hướng nào và lấp đầy không gian có sẵn.

Những thay đổi trong điều kiện môi trường như nhiệt độ và áp suất có thể làm cho các phân tử hoặc nguyên tử đạt được năng lượng cần thiết để vượt qua sức giữ và chuyển đổi giữa các trạng thái rắn, lỏng và khí.

I. SƠ LƯỢC SỰ THAY ĐỔI CỦA CÁC CHẤT

Câu 1: Thanh sắt được tạo thành từ các phân tử chuyển động không ngừng nhưng tại sao lại không bị tan rã thành các hạt riêng biệt?

Hướng dẫn chi tiết: 

Bởi vì: Sắt có thể duy trì cấu trúc của nó do sự liên kết giữa các nguyên tử, các nguyên tử sắt liên kết với nhau tạo thành một mạng tinh thể, sự liên kết này ngăn chặn các phân tử di chuyển tự do ra khỏi cấu trúc.

+ Có lực liên kết rất mạnh: các nguyên tử sắt trong thanh sắt được giữ chặt chẽ với nhau, không thể tách rời ra thành các hạt riêng biệt.

+ Cấu trúc tinh thể làm cho thanh sắt thêm bền vững hơn, trong đó các nguyên tử sắt được sắp xếp theo trật tự nhất định.

Câu 2: Từ mô hình cấu trúc các chất mô tả trong hình 1.2 hãy so sánh độ lớn lực tương tác giữa các phân tử trong chất rắn, lỏng, khí.

Hướng dẫn chi tiết: 

+ Trong chất rắn, các phân tử được sắp xếp chặt chẽ và có thứ tự trong cấu trúc tinh thể vậy nên các phân tử có sự liên kết mạnh mẽ với nhau. Độ lớn tương tác giữa các phân tử trong chất rắn là mạnh nhất.

+ Trong chất lỏng, các phân tử không có sự liên kết chặt chẽ như chất rắn, vẫn có khả năng chuyển động và trượt lẫn nhau. Các phân tử trong chất lỏng tương tác với nhau yếu hơn so với trong chất rắn, cho phép chất lỏng chảy và thay đổi hình dạng, những vẫn mạnh hơn trong chất khí.

+ Trong chất khí, các phân tử di chuyển tự do và có khoảng cách lớn giữa chúng vậy nên các lực tương tác giữa chúng là rất yếu, cho phép chất khí có khả năng nén và mở rộng dễ dàng. Độ lớn tương tác giữa các phân tử trong chất khí là yếu nhất.

Câu 3: Cùng một chất, khi ở thể lỏng thường có khối lượng riêng nhỏ hơn khi ở thể rắn và ở thể khí lại nhỏ hơn khi ở thể lỏng. Hãy so sánh khoảng cách trung bình giữa các phân tử của chất ở ba thể.

Hướng dẫn chi tiết:

Đối với cùng một chất, khi chuyển từ thể rắn sang thể lỏng và từ thể lỏng sang thể khí, khoảng cách trung bình giữa các phân tử thường tăng lên:

- Đối với thể rắn: các phân tử được sắp xếp chặt chẽ trong một cấu trúc tinh thể, khoảng cách giữa các phân tử là rất nhỏ

=> do đó khối lượng riêng của chất rắn thường lớn.

- Đối với thể lỏng, liên kết phân tử giảm đi và chúng có khả năng tự do chuyển động, khoảng cách giữa các phân tử tăng lên, nhưng vẫn còn một mức độ sắp xếp

=> do đó khối lượng riêng của chất lỏng thường nhỏ hơn so với chất rắn do sự tăng khoảng cách giữa các phân tử.

- Khi chất lỏng chuyển sang thể khí, lực tương tác giữa các phân tử trở nên yếu hơn và chúng có khả năng di chuyển tự do mà không gặp sự hạn chế nhiều, khoảng cách giữa các phân tử tăng lên đáng kể, và chúng tự do di chuyển trong không gian

=> do đó khối lượng riêng của chất khí thường nhỏ hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn.

Tóm lại, khi chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng và từ lỏng sang khí, khoảng cách trung bình giữa các phân tử tăng lên, điều này làm giảm khối lượng riêng của chất.

Câu 4: Chất ở thể nào dễ bị nén nhất? Vì sao?

Hướng dẫn chi tiết:

Chất ở thể khí thường dễ bị nén nhất so với chất ở các thể khác (rắn và lỏng). Điều này có liên quan đến tính chất đặc biệt của các thể khí và cách các phân tử trong chúng tương tác: Trong thể khí, các phân tử di chuyển tự do và có khoảng cách lớn giữa chúng, lực tương tác giữa các phân tử thường là lực Van der Waals, lực này thường rất yếu.

Tóm lại, tính chất di động và lực tương tác yếu giữa các phân tử trong thể khí làm cho chúng dễ bị nén hơn so với các thể khác của chất.

Luyện tập 1: Thêm các thông tin cần thiết vào các ô có dấu “?” để hoàn thành bảng 1.1.

Hướng dẫn chi tiết:

II. SỰ CHUYỂN THỂ

Câu 5: Biểu diễn bằng sơ đồ các quá trình chuyển đổi giữa ba thể: rắn, lỏng, khí.

Hướng dẫn chi tiết:

Câu 6: Hãy vẽ phác hình dạng đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian của nước qua các quá trình nóng chảy và hóa hơi khi được đu từ -10^oC đến 100^oC và đun tiếp một khoảng thời gian.

Hướng dẫn chi tiết: