Sách bài tập Vật lí 12 Bài 1 (Kết nối tri thức): Cấu trúc của chất. Sự chuyển thể

Giải SBT Vật lí 12 Bài 1: Cấu trúc của chất. Sự chuyển thể

Câu 1.1 trang 4 SBT Vật Lí 12: Hãy tìm ý không đúng với mô hình động học phân tử trong các ý sau:

A. Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử.

B. Các phân tử chuyển động không ngừng.

C. Tốc độ chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn thì thể tích của vật càng lớn.

D. Giữa các phân tử có lực tương tác gọi là lực liên kết phân tử.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Tốc độ chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn thì nhiệt độ của vật càng cao.

Câu 1.2 trang 4 SBT Vật Lí 12: Hãy chỉ ra câu sai trong các câu sau:

A. Lực liên kết giữa các phân tử càng mạnh thì khoảng cách giữa chúng càng lớn.

B. Khi các phân tử sắp xếp càng có trật tự thì lực liên kết giữa chúng càng mạnh.

C. Lực liên kết giữa các phân tử một chất ở thể rắn sẽ lớn hơn lực liên kết giữa các phân tử chất đó khi ở thể khí.

D. Lực liên kết giữa các phân tử gồm cả lực hút và lực đẩy.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Lực liên kết giữa các phân tử càng mạnh thì khoảng cách giữa chúng càng nhỏ.

Câu 1.3 trang 4 SBT Vật Lí 12: Khi nấu ăn những món như: luộc, ninh, nấu cơm,... đến lúc sôi thì cần chỉnh nhỏ lửa lại bởi vì:

A. Để lửa to làm cho nhiệt độ trong nồi tăng nhanh sẽ làm hỏng đồ nấu trong nồi.

B. Để lửa nhỏ sẽ vẫn giữ cho trong nồi có nhiệt độ ổn định bằng nhiệt độ sôi của nước.

C. Lúc này để lửa nhỏ vì cần giảm nhiệt độ trong nồi xuống.

D. Lúc này cần làm cho nước trong nồi không bị sôi và hoá hơi.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Câu 1.4 trang 5 SBT Vật Lí 12: Hãy chỉ ra phương án sai trong các câu sau: Cùng một khối lượng của một chất nhưng khi ở các thể khác nhau thì sẽ khác nhau về

A. thể tích.

B. khối lượng riêng.

C. kích thước của các nguyên tử.

D. trật tự của các nguyên tử.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Cùng một khối lượng của một chất nhưng khi ở các thể khác nhau thì sẽ khác nhau về thể tích (do khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên chất thay đổi); khối lượng riêng (do thể tích thay đổi); trật tự của các nguyên tử (ở các thể khác nhau).

Câu 1.5 trang 5 SBT Vật Lí 12: Chỉ ra câu đúng, sai trong các câu sau:

Lời giải:

Câu 1.6 trang 5 SBT Vật Lí 12: Lực liên kết giữa các phân tử

A. là lực hút.

B. là lực đẩy.

C. tuỳ thuộc vào thể của nó, ở thể rắn là lực hút còn ở thể khí lại là lực đẩy.

D. gồm cả lực hút và lực đẩy.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Câu 1.7 trang 5 SBT Vật Lí 12: Một lượng xác định của một chất trong điều kiện áp suất bình thường khi ở thể lỏng và khi ở thể khí sẽ không khác nhau về

A. khối lượng riêng.

B. kích thước phân tử (nguyên tử).

C. tốc độ của các phân tử (nguyên tử).

D. khoảng cách giữa các phân tử (nguyên tử).

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Kích thước phân tử không thay đổi khi chuyển thể.

Câu 1.8 trang 5 SBT Vật Lí 12: Một người thợ sửa xe máy phát hiện trên một số bộ phận bằng nhựa của chiếc xe (như yếm xe, tấm ốp) bị nứt vỡ. Để hàn các bộ phận này, người đó đưa mỏ hàn nhiệt vào chỗ nứt vỡ để gắn chúng lại với nhau, sau đó thực hiện một số biện pháp gia công làm tăng tính thẩm mĩ của chỗ hàn.

1. Tại sao các chỗ đã nứt vỡ lại gắn được với nhau bằng cách như trên.

2. Phương pháp hàn nhiệt như trên có hàn thể dùng để hàn cho các vật liệu khác như kim loại hay không? Tại sao?

Lời giải:

1. Việc đưa mỏ hàn nhiệt vào chỗ nứt gãy sẽ làm nhựa ở chỗ nứt gãy nóng chảy và hoà dính lại với nhau khi nguội đi. Các chỗ nứt gãy vì thế mà gắn lại được với nhau.

2. Phương pháp hàn nhiệt như vậy cũng có thể dùng được với các dụng cụ hàn có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại (hàn điện, hàn khí).

Một số trường hợp người ta có thể đưa thêm một kim loại khác có độ nóng chảy thấp vào chỗ cần hàn và tạo ra một mối hàn là hợp kim.

Câu 1.9 trang 6 SBT Vật Lí 12: Người ta tích trữ oxygen (O₂) trong các bình kín có vỏ bằng kim loại chắc chắn. Các bình oxygen này có thể được sử dụng trong y tế hoặc trong công nghiệp. 6 m³ oxygen ở điều kiện bình thường được nén dưới áp suất lớn để đưa vào trong một bình kín có dung tích chỉ 40 lít.

1. Giải thích tại sao oxygen trong bình lại ở thể lỏng?

2. Khi mở van để oxygen thoát ra để sử dụng thì chúng ta không phát hiện oxygen ở thể lỏng nữa mà chỉ thấy khí oxygen thoát ra. Sự hoá hơi đã xảy ra ở đâu?

Lời giải:

1. Khí oxygen được nén với áp suất cao sẽ có khoảng cách giữa các nguyên tử giảm xuống, do đó oxygen không còn ở thể khí mà chuyển về thể lỏng.

2. Khi các phân tử oxygen lỏng thoát ra ngoài qua van sẽ gặp môi trường có áp suất bình thường, nhiệt độ sôi của oxygen rất thấp (– 183 °C) nên nó lập tức hoá hơi tại chỗ van mở và trong ống dẫn khí từ van mở ra ngoài.

Câu 1.10 trang 6 SBT Vật Lí 12: Biến đổi khí hậu là sự thay đổi lâu dài về nhiệt độ và các hình thái thời tiết. Kể từ năm 1 800 tới nay. Nguyên nhân chính gây ra biến đổi khí hậu là do các hoạt động của con người, đặc biệt liên quan tới việc đốt các nguyên liệu hoá thạch như than đá, dầu mỏ, khí đốt,... làm tăng lượng khí nhà kính, làm tăng nhiệt độ trái đất. Với tốc độ như hiện nay, nhiều tỉnh ven biển của Việt Nam sẽ bị xâm nhập mặn, diện tích đất sẽ bị ngập mặn tăng lên.

1. Hãy giải thích tại sao khi nhiệt độ trái đất tăng lên, mực nước biển sẽ dâng cao.

2. Để chống biến đổi khí hậu, mỗi chúng ta cần phải là gì?

Lời giải:

1. Nhiệt độ trái đất tăng lên làm cho, một lượng lớn băng ở các vùng cực cũng sẽ tan chảy, làm mực nước biển dâng cao.

2. Để chống biến đổi khí hậu, chúng ta cần sử dụng tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm điện năng, tăng tỉ lệ sử dụng năng lượng sạch (năng lượng gió, năng lượng mặt trời), bảo vệ môi trường...

Câu 1.11 trang 6 SBT Vật Lí 12: Một số trường hợp có thể hoà tan hai chất lỏng vào nhau (như cồn hoà tan vào nước) hay hoà tan một chất rắn vào một chất lỏng (như muối ăn, đường ăn hoà tan vào nước). Tuy nhiên, hợp kim loại là hỗn hợp rắn của nhiều nguyên tố kim loại hoặc giữa kim loại với nguyên tố phi kim. Hãy chỉ ra một phương án giúp trộn đều các nguyên tố này với nhau.

Lời giải:

Để trộn đều các nguyên tố tố kim loại và phi kim có tính rắn, ta có thể nấu chúng đến khi nóng chảy rồi hoà trộn vào nhau, sau đó làm nguội để được hợp kim.

Câu 1.12 trang 6 SBT Vật Lí 12: Thép là hợp kim gồm có kim loại chính là Fe, C chiếm từ 0,02% đến 2,14%, ngoài ra còn bổ sung một số kim loại khác nữa tuỳ thuộc từng loại thép. Gang cũng là một hợp kim gồm chủ yếu Fe và C trong đó kim loại chính là Fe, C chiếm hơn 2,14%. Một người thợ nấu chảy thép phế liệu trong một chiếc nồi kim loại. Để chế tạo gang, người đó bỏ thêm vào nồi thép nóng chảy đỏ rực đó một ít rơm (là thân cây lúa đã phơi khô).

1. Kim loại làm nồi nấu có đặc điểm gì mà không bị hoà tan với thép nóng chảy?

2. Hãy giải thích cách pha trộn các nguyên tố để chế tạo gang của người thợ.

Lời giải:

1. Kim loại làm nồi nấu gang, thép phải có nhiệt độ nóng chảy cao hơn đáng kể nhiệt độ nóng chảy của gang (1 150 °C – 1200 °C) và của thép (≈ 1 535 °C).

2. Khi bỏ thêm vào nồi thép nóng chảy đỏ rực đó một ít rơm, một số nguyên tố (H₂, O₂, N,...) sẽ hoá hơi ở nhiệt độ cao, còn lại chủ yếu là carbon và một số nguyên tố kim loại sẽ nóng chảy ở nhiệt độ của thép nóng chảy. Lúc này hàm lượng carbon trong nồi đã tăng lên và chúng trở thành gang.

Lý thuyết Cấu trúc của chất. Sự chuyển thể

I. Mô hình động học phân tử về cấu tạo chất

Mô hình động học phân tử gồm các nội dung cơ bản:

- Vật chất được cấu tạo bởi một số lượng lớn các hạt có kích thước rất nhỏ gọi là phân tử. Các hạt bao gồm (phân tử, nguyên tử, ion).

- Các phân tử chuyển động không ngừng (hình 1). Nhiệt độ của vật càng cao thì tốc độ chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn.

- Giữa các phân tử có lực hút và đẩy gọi chung là lực liên kết phân tử.

II. Cấu trúc của chất rắn, chất lỏng và chất khí

Vật chất thường tồn tại ở ba trạng thái cơ bản là: thể rắn, thể lỏng và thể khí.

- Ở thể rắn các phân tử rất gần nhau và chúng được sắp xếp theo một trật tự hình học xác định. Lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh, giữ cho chúng không di chuyển tự do mà chỉ có thể dao động quanh vị trí cân bằng xác định. Do đó, chất rắn kết tinh luôn có thể tích và hình dạng riêng xác định.

- Ở thể lỏng, các phân tử ở xa nhau hơn so với các phân tử trong chất rắn. Lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng nhỏ hơn trong chất rắn nên giữ cho các phân tử không bị phân tán ra xa nhau, do đó chất lỏng có thể tích riêng xác định. Tuy nhiên lực tương tác này chưa đủ lớn nên các phân tử ở thể lỏng cũng dao động quanh vị trí cân bằng nhưng các vị trí cân bằng này không cố định mà luôn luôn thay đổi. Do đó, khối chất lỏng rất khó bị nén, nó có thể tích xác định nhưng không có hình dạng riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó.

- Ở thể khí, các phân tử ở xa nhau hơn so với các phân tử trong chất lỏng. Khoảng cách giữa các phân tử rất lớn so với kích thước của chúng nên lực tương tác giữa các phân tử rất yếu (trừ khi va chạm nhau), nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. Do đó, khối chất khí không có hình dạng và thể tích riêng mà nó có hình dạng và thể tích của bình chứa nó và có thể nén được dễ dàng.

III. Sự chuyển thể

1. Sự chuyển thể

Các chất có thể chuyển từ thể này sang thể khác. Đa số các chất ở thể rắn khi nóng lên có thể chuyển sang thể lỏng, rồi từ thể lỏng sang thể khí. Ngược lại, đa số chất khí khi lạnh đi có thể chuyển sang thể lỏng, rồi từ thể lỏng sang thể rắn. Một số chất có thể chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể khí và ngược lại.

2. Dùng mô hình động học phân tử giải thích sự chuyển thể

Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất gọi là sự nóng chảy.

Sự hoá hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí. Sự hoá hơi thể hiện qua hai hình thức đó là sự bay hơi và sự sôi.

Sự hoá hơi xảy ra trên bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì và luôn kèm theo sự ngưng tụ.

Tốc độ bay hơi của chất lỏng càng nhanh nếu diện tích mặt thoáng càng lớn, tốc độ gió càng lớn, nhiệt độ càng cao, và độ ẩm không khí càng thấp.

Sự hoá hơi xảy ra ở bên trong và trên bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi. Sự sôi xảy ra ở nhiệt độ sôi.

Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất khí trên mặt thoáng và bản chất của chất lỏng. Trong suốt thời gian sôi, nhiệt độ chất lỏng không thay đổi.