Lý thuyết Thang nhiệt độ - Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 2: Thang nhiệt độ

1. Chiều truyền năng lượng nhiệt giữa hai vật chênh lệch nhiệt độ tiếp xúc nhau

Thí nghiệm

Dụng cụ:

1 chậu nhựa nhỏ, 1 chiếc cốc loại lớn (hoặc bát) bằng kim loại, 1 nhiệt kế thuỷ ngân dùng trong phòng thí nghiệm, bình chứa nước nóng, nước ở nhiệt độ phòng.

Tiến hành thí nghiệm

Bước 1: Đổ nước vào chậu nhựa.

Bước 2: Đổ nước nóng vào cốc kim loại.

Bước 3: Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong cốc và trong chậu, ghi kết quả đo được.

Bước 4: Đặt cốc nước nóng vào trong chậu sao cho nước trong chậu không tràn vào cốc.

Bước 5: Đợi khoảng 1,5 - 2 phút, sau đó dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước trong cốc và nước trong chậu. Ghi kết quả đo được.

Kết quả

Khi cho hai vật chênh lệch nhiệt độ tiếp xúc nhau, năng lượng nhiệt luôn truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Quá trình truyền nhiệt kết thúc khi hai vật ở cùng nhiệt độ (trạng thái cân bằng nhiệt).

2. Thang nhiệt độ

Nguyên lí đo nhiệt độ của nhiệt kế

Với nhiệt kế thuỷ ngân (Hình 2.2a), nhiệt độ được xác định dựa trên hiện tượng dãn nở vì nhiệt của thuỷ ngân. Thông qua việc xác định độ cao cột thuỷ ngân ở các nhiệt độ khác nhau, ta xác định được nhiệt độ cần đo.

Với nhiệt kế điện trở (Hình 2.2b), nhiệt độ được xác định thông qua biểu thức sự phụ thuộc điện trở của vật theo nhiệt độ, từ giá trị điện trở đo được, ta xác định được nhiệt độ cần đo.

Thang nhiệt độ

Thang nhiệt độ Celsius

Trong thang nhiệt độ Celsius, chọn hai mốc nhiệt độ là nhiệt độ của nước đá (nước tinh khiết đóng băng) đang tan ở áp suất 1 atm là 0 C và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết ở áp suất 1 atm là 100 C. Từ vạch 0 °C đến vạch 100 C chia thành 100 khoảng bằng nhau, mỗi khoảng ứng với 1 °C. Nhiệt độ trong thang đo này được kí hiệu là t. Đơn vị là độ Celsius (kí hiệu: C).

Thang nhiệt độ Kelvin (thang nhiệt độ tuyệt đối)

Trong thang nhiệt độ Kelvin, chọn hai mốc nhiệt độ là nhiệt độ mà tại đó động năng chuyển động nhiệt của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên các chất bằng không là 0 K (gọi là độ không tuyệt đối) và chọn nhiệt độ nước tinh khiết tồn tại đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi là 273,16 K (Hình 2.3). Trong khoảng giữa hai giá trị nhiệt độ này, chia thành 273,16 khoảng bằng nhau, mỗi khoảng là 1 K.

Nhiệt độ không tuyệt đối

Khi nhiệt độ giảm thì chuyển động nhiệt cũng giảm theo và ở nhiệt độ không tuyệt đối (T = 0 K) thì chuyển động nhiệt của các phân tử đều dừng lại (động năng của chúng bằng không). Khi đó, không có sự va chạm của các phân tử và thế năng tương tác giữa các phân tử là tối thiểu.

Chuyển đổi nhiệt độ giữa các thang đo

Gọi t là giá trị nhiệt độ của vật theo thang nhiệt độ Celcius và T là giá trị nhiệt độ của vật đó theo thang nhiệt độ Kelvin thì: T(K) = t(°C) + 273,15

Có thể áp dụng biểu thức gần đúng: T(K) = t(℃) + 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: Khi hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau thì năng lượng nhiệt sẽ truyền một cách tự phát từ

A. vật có nhiệt độ thấp hơn sang vật có nhiệt độ cao hơn.

B. vật có khối lượng lớn hơn sang vật có khối lượng nhỏ hơn.

C. vật có thể tích lớn hơn sang vật có thể tích nhỏ hơn.

D. vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

Câu 2: Hai hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt thì

A. chúng nhất thiết phải ở cùng nhiệt độ.

B. chúng nhất thiết phải chứa cùng một lượng nhiệt.

C. chúng nhất thiết phải có cùng khối lượng.

D. chúng nhất thiết phải được cấu tạo từ cùng một chất.

Câu 3: Nhiệt độ được dùng để xây dựng thang đo nhiệt độ trong thang nhiệt độ Celsius là

A. nhiệt độ nóng chảy của sáp nến và nhiệt độ sôi của rượu.

B. nhiệt độ nóng chảy của sáp nến và nhiệt độ sôi của nước.

C. nhiệt độ nóng chảy của nước đá và nhiệt độ sôi của sáp nến.

D. nhiệt độ nóng chảy của nước đá và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết.

Câu 4: Mối liên hệ giữa nhiệt độ đo theo thang nhiệt độ Celsius và nhiệt độ đo theo thang nhiệt độ Kelvin là

A. T(K) = t(°C)/273,15.

B. t(°C) = T(K) – 273,15.

C. t(°C) = T(K)/273,15.

D. t(°C) = 273,15 – T(K).

Câu 5: Các vật không thể có nhiệt độ thấp hơn

A. 5 °C.

B. 100 K.

C. -250 °C.

D. -273,15 °C.

Câu 6: Ở nhiệt độ không tuyệt đối, động năng chuyển động nhiệt của các phân tử

A. bằng không.

B. đạt giá trị cực đại.

C. đạt giá trị cực tiểu.

D. có giá trị khác không.

Câu 7: 104 °C ứng với bao nhiêu K?

A. 313 K.

B. 298 K.

C. 328 K.

D. 377 K.

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?