Đáp án Vật lí 12 kết nối Bài 3: Nhiệt độ. Thang nhiệt độ – nhiệt kế

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;…?”

Hướng dẫn chi tiết:

Để nhận biết được sự truyền nhiệt năng giữa các vật thì ta có thể nhận biết được thông qua:

+ Chênh lệch nhiệt độ

+ Khả năng dẫn nhiệt của vật liệu

+ Các thí nghiệm chứng tỏ được truyền nhiệt.

Ví dụ: Khi đun một xoong canh đến sôi, xoong canh rất nóng, ta thả cả xoong canh vào chậu nước lạnh. Sau khoảng vài phút thì thấy xoong canh bớt nóng hơn và nước trong chậu nóng hơn ban đầu. Xoong canh là vật truyền nhiệt, chậu nước lạnh là vật nhận nhiệt. Sự truyền nhiệt sẽ dừng lại khi nhiệt độ xoong canh bằng nhiệt độ nước trong chậu.

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?

Hướng dẫn chi tiết:

1. Ta có thể biết nước trong bình truyền nhiệt năng cho nước trong cốc bời vì: 

- Nước trong cốc đang có nhiệt độ thấp hơn trong bình cách nhiệt. 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. Để nhận biết quá trình truyền nhiệt năng giữa nước trong bình và nước trong cốc đã kết thúc ta nhìn 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.

- Khi nhiệt kế của nước trong cốc và nước trong bình có nhiệt độ khác nhau thì quá trình truyền nhiệt chưa 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.

Hướng dẫn chi tiết:

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.

Bởi vì sự truyền nhiệt phụ thuộc vào rất nhiều 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. 

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. 

Ví dụ: Cho cốc nước nóng (50mL) đổ vào chậu nước lạnh 10 lít. Sau đó ta sờ thử chậu nước lạnh thì thấy nước không có thay đổi rõ rệt. Mặc dù vẫn xảy ra sự truyền nhiệt, cho thấy diện tích tiếp xúc quá ít nên sự truyền nhiệt không rõ ràng.

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 thang 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:

Hướng dẫn chi tiết: