Lý thuyết Thang nhiệt độ - Vật lí 12 Cánh diều

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 3: Thang nhiệt độ

I. Sự truyền năng lượng nhiệt

- Năng lượng nhiệt được truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn.

- Khi hai vật ở cùng nhiệt độ, không có sự truyến năng lượng nhiệt giữa chúng.

Nói cách khác, nhiệt độ cho biết xu hướng truyền năng lượng nhiệt giữa các vật. Năng lượng nhiệt sẽ tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Như đã biết, phần năng lượng nhiệt truyền như vậy là nhiệt lượng. Khi hai vật có cùng nhiệt độ, ta nói rằng chúng đang ở trạng thái cân bằng nhiệt. Khi đó, sẽ không có sự truyền nhiệt lượng giữa chúng.

II. Thang nhiệt độ

1. Thang nhiệt độ Celsius

Thang Celsius là thang đo nhiệt độ có một mốc là nhiệt độ nóng chảy của nước đá tinh khiết (quy ước là 0 ^oC) và ốc còn lại là nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (quy ước là 100 ^oC). 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).

2. Thang nhiệt độ Kelvin

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).

0 K được gọi là nhiệt độ không tuyệt đối, tức là không thể có nhiệt độ thấp hơn 0 K. Do đó, 0 K là nhiệt độ mà các phân tử có động năng chuyển động nhiệt bằng không và thế năng tương tác giữa chúng là tối thiểu. Nghĩa là hệ ở nhiệt độ không tuyệt đối sẽ có nội năng tối thiểu.

3. Chuyển đổi giữa các thang nhiệt độ

Sử dụng kí hiệu t (C) để biểu diễn giá trị trên thang nhiệt độ Celsius và T (K) cho thang Kelvin. Người ta quy ước mỗi khoảng chia trong thang nhiệt độ Kelvin (1 K) bằng một khoảng chia trong thang nhiệt độ Celsius (1 C). Với quy ước như vậy, công thức chuyển đổi giữa hai thang nhiệt độ sẽ là:

T (K) = t (℃)+273,15 hoặc t (C) = T (K) - 273,15

Ở các phép tính thực tế, thường làm tròn số hạng chuyển đổi thành 273.

Sơ đồ tư duy Thang nhiệt độ

Trắc nghiệm: Thang nhiệt độ

PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 7. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

Câu 1: Một cục nước đá ở 0 °C được thả vào nước ở 0 °C. Khi đó nước đá sẽ

A. tan chảy.

B. chuyển thành nước.

C. không tan.

D. tan chảy một phần.

Câu 2: Cách xác định nhiệt độ trong thang nhiệt độ Celsius là

A. lấy nhiệt độ của nước khi đóng băng là (10 °C) và nhiệt độ sôi của nước (100 °C) làm chuẩn.

B. lấy nhiệt độ của nước khi đóng băng là (100 °C) và nhiệt độ sôi của nước (0 °C) làm chuẩn.

C. lấy nhiệt độ của nước khi đóng băng là (0 °C) và nhiệt độ sôi của nước (100 °C) làm chuẩn.

D. lấy nhiệt độ của nước khi đóng băng là (100 °C) và nhiệt độ sôi của nước (10 °C) làm chuẩn.

Câu 3: Nêu khái niệm nhiệt độ không tuyệt đối?

A. Nhiệt độ tại đó chuyển động nhiệt phân tử hầu như dừng lại.

B. Nhiệt độ tại đó nước đông đặc thành đá.

C. Nhiệt độ tại đó tất cả các chất khí hóa rắn.

D. Nhiệt độ tại đó tất cả các chất khí hóa lỏng.

Câu 4: Biểu thức nào sau đây là đúng khi biến đổi nhiệt độ từ thang Celsius sang thang Kelvin?

A. T(K) = t(°C) - 273.

B. T(K) = t(°C) + 273.

C. T(K) = $\frac{\text{t}\left({}^{°}\text{C}\right)+273}{2}$.

D. T(K) = 2t(°C) + 273.

Câu 5: Thang nhiệt độ nào sau đây không thể lấy giá trị âm?

A. Thang đo °C.

B. Thang đo °F.

C. Thang đo K.

D. Cả ba thang đo trên.

Câu 6: Không thể dùng nhiệt kế rượu để đo nhiệt độ của hơi nước đang sôi vì

A. rượu sôi ở nhiệt độ cao hơn.

B. rượu sôi ở nhiệt độ thấp hơn 100 °C.

C. rượu đông đặc ở nhiệt độ thấp hơn 100 °C.

D. rượu đông đặc ở nhiệt độ thấp hơn 0 °C.

Câu 7: Hình vẽ dưới đây gồm bốn cách sắp xếp để đo nhiệt độ của nước trong cốc bằng nhiệt kế trong phòng thí nghiệm. Hình vẽ nào thể hiện sự sắp xếp đúng để đo nhiệt độ chính xác?

A. hình A.

B. hình B.

C. hình C.

D. hình D.

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

Câu hỏi: Xét tính đúng hoặc sai của các phát biểu dưới đây:

a. Năng lượng nhiệt được truyền từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn.

b. Khi hai vật cùng nhiệt độ, không có sự truyền năng lượng nhiệt giữa chúng.

c. Nhiệt độ cho biết xu hướng truyền năng lượng nhiệt giữa các vật.

d. Phần năng lượng nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn được gọi là nhiệt lượng.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn

Câu hỏi: Nhiệt độ vào một ngày mùa hè ở Luân Đôn là 77 °F. Nhiệt độ đó tương ứng với bao nhiêu °C?