Mở đầu trang 5 Vật Lí 12: Trong công nghiệp, người ta có thể tạo ra các hợp kim, các sản phẩm đúc kim loại bằng cách nấu chảy kim loại và đổ vào khuôn (Hình 1.1). Một ấm nước được đun sôi và tiếp tục đun thì lượng nước trong ấm sẽ cạn dần (Hình 1.2). Trong các quá trình trên, kim loại và nước đã có sự chuyển thể như thế nào và quá trình chuyển thể này tuân theo những quy luật nào?

Lời giải:

- Trong trường hợp trên, kim loại đã chuyển từ thể rắn sang thể lỏng, nước đã chuyển từ thể lỏng sang thể hơi.

- Quá trình chuyển thể tuân theo quy luật:

Câu hỏi 1 trang 6 Vật Lí 12: Nêu các tính chất của vật rắn, chất lỏng, chất khí về hình dạng và thể tích của chúng

Lời giải:

Luyện tập trang 7 Vật Lí 12: Dựa vào mô hình động học phân tử, hãy giải tích hiện tượng: Mở lọ nước hóa và đặt ở một góc trong phòng, một lúc sau, người trong phòng có thể ngửi thấy mùi nước hoa

Lời giải:

- Nước hoa chứa các hợp chất hương liệu (tinh dầu, các hợp chất hữu cơ) có khả năng bay hơi ở nhiệt độ phòng. Các phân tử hương liệu này thường có khối lượng nhẹ và có thể dễ dàng bay hơi vào không khí.

- Khi lọ nước hoa được mở, các phân tử hương liệu bắt đầu bay hơi từ bề mặt chất lỏng vào không khí. Các phân tử này di chuyển trong không khí theo đà và xâm nhập vào môi trường xung quanh.

- Các phân tử hương liệu sau đó tương tác với phân tử khác trong không khí và truyền từ vị trí này sang vị trí khác. Khi các phân tử hương liệu tiếp xúc với mũi của người, chúng tạo ra ảnh hưởng mùi hương.

- Tốc độ bay hơi của các chất hương liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất, và diện tích bề mặt chất lỏng. Mùi hương sẽ lan tỏa nhanh chóng nếu tốc độ bay hơi lớn và có nhiều phân tử hương liệu xuất phát từ lọ nước hoa.

Câu hỏi 2 trang 7 Vật Lí 12: Nêu tên các quá trình chuyển thể qua lại giữa các thể (rắn, lỏng, khí) của vật chất mà em đã học?

Lời giải:

Các quá trình chuyển thể qua lại giữa các thể của vật chất bao gồm:

- Quá trình nóng chảy: chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng do tăng nhiệt độ.

- Quá trình đông đặc: chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn do giảm nhiệt độ.

- Quá trình sôi: chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí do tăng nhiệt độ ở áp suất cố định.

- Quá trình hóa hơi: chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi.

- Quá trình ngưng tụ: chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng do giảm nhiệt độ.

Câu hỏi 3 trang 8 Vật Lí 12: Lấy ví dụ minh họa quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí và ngược lại

Lời giải:

- Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí:

Ví dụ: Sôi nước

Khi nước được đun nóng đến nhiệt độ sôi (100°C ở áp suất tiêu chuẩn), nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Quá trình này gọi là sôi. Các phân tử nước trong trạng thái lỏng nhận được đủ năng lượng để vượt qua lực liên kết và trở thành hạt khí tự do.

- Quá trình chuyển từ thể khí sang thể lỏng:

Ví dụ: Ngưng tụ hơi nước

Khi hơi nước trong không khí tiếp xúc với bề mặt lạnh, ví dụ như trên một cửa sổ lạnh, nó mất đi năng lượng và chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng. Quá trình này được gọi là ngưng tụ. Các phân tử hơi nước mất nhiệt độ và thăng giảm năng lượng, gặp phải bề mặt lạnh và gắn kết lại với nhau để tạo thành nước lỏng.

Câu hỏi 4 trang 8 Vật Lí 12: Hãy mô tả quá trình nóng chảy của nước đá (Hình 1.11a) và thanh sô cô la (Hình 1.11b)

Lời giải:

Quá trình nóng chảy của nước đá:

- Mô tả quá trình: Khi nước đá (đá lạnh) được đặt ở nhiệt độ phòng, các phân tử nước trong đá đang tồn tại ở trạng thái rắn, và chúng tạo thành mạng tinh thể cứng. Khi nhiệt độ tăng lên, đến điểm nhiệt độ nóng chảy (0°C ở áp suất tiêu chuẩn), nước đá bắt đầu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Trong quá trình nóng chảy, các liên kết giữa phân tử nước trong cấu trúc tinh thể bị đứt, và đá trở thành nước lỏng.

Quá trình nóng chảy của thanh sô cô la:

- Mô tả quá trình: Khi thanh sô cô la (ở nhiệt độ thường) đặt trong môi trường nhiệt độ cao, thanh sô cô la bắt đầu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Quá trình nóng chảy của thanh sô cô la tương tự như nóng chảy của nước đá, tuy nhiên, điều quan trọng là nhiệt độ nóng chảy của thanh sô cô la thường cao hơn và phụ thuộc vào thành phần chất lượng và loại sô cô la.

Câu hỏi 5 trang 9 Vật Lí 12: Quan sát đồ thị ở Hình 1.12, từ đó nhận xét về sự biến đổi nhiệt độ của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình trong quá trình chuyển thể từ rắn sang lỏng

Lời giải:

Trong quá trình chuyển thể từ rắn sang lỏng, sự biến đổi nhiệt độ của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình có những đặc điểm khác nhau:

Chất rắn kết tinh

- Điểm Nóng Chảy Cố Định: Chất rắn kết tinh thường có điểm nóng chảy cố định, tức là nhiệt độ mà chất rắn bắt đầu chuyển thể thành lỏng.

- Biến Đổi Nhiệt Độ Đột Ngột: Trong quá trình chuyển thể, nhiệt độ của chất rắn kết tinh tăng đột ngột cho đến khi chất này hoàn toàn trở thành lỏng.

Chất rắn vô định hình:

- Dải Nhiệt Độ Chuyển Thể: Chất rắn vô định hình thường không có điểm nóng chảy cố định mà là một dải nhiệt độ chuyển thể.

- Biến Đổi Nhiệt Độ Tuyến Tính: Trong quá trình chuyển thể, nhiệt độ của chất rắn vô định hình tăng tuyến tính khi tiếp tục thêm nhiệt.

Đối với chất rắn kết tinh, các phân tử có thứ tự và cố định trong cấu trúc tinh thể, do đó, nhiệt độ chuyển thể là một giá trị cụ thể. Trong khi đó, chất rắn vô định hình có cấu trúc phân tử không có thứ tự định, dẫn đến một dải nhiệt độ chuyển thể.

Lưu ý rằng những đặc điểm này có thể thay đổi tùy thuộc vào loại chất rắn cụ thể và điều kiện chuyển thể.

Câu hỏi 6 trang 10 Vật Lí 12: Vận dụng mô hình động học phân tử, hãy giải thích sự nóng chảy của chất rắn kết tinh

Lời giải:

- Ở trạng thái rắn, phân tử của chất kết tinh được xếp chặt và có thứ tự trong lưới tinh thể. Các liên kết giữa các phân tử tạo ra một cấu trúc vững chắc và cứng.

- Các liên kết giữa các phân tử trong trạng thái rắn tạo ra sức cản lớn đối với sự chuyển động tự do của các phân tử. Các phân tử không có đủ năng lượng để vượt qua các ngưỡng năng lượng và thoát khỏi vị trí của mình.

- Khi nhiệt độ tăng, các phân tử bắt đầu nhận thêm năng lượng nhiệt từ môi trường. Năng lượng này giúp các phân tử vượt qua sức cản của liên kết và tăng động năng lượng của chúng.

- Với sự tăng động năng lượng, các phân tử bắt đầu thực hiện các chuyển động rung và xoay quanh vị trí của mình. Các liên kết giữa chúng trở nên linh hoạt hơn.

- Khi nhiệt độ đạt đến giá trị nóng chảy, năng lượng nhiệt đủ lớn để vượt qua toàn bộ hoặc một phần của liên kết giữa các phân tử. Các phân tử không còn bị ràng buộc vào vị trí cụ thể trong lưới tinh thể và có thể tự do chuyển động trong không gian.

- Khi chất kết tinh chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, cấu trúc tự tổ chức và có thứ tự của lưới tinh thể bị phá vỡ. Các phân tử trong trạng thái lỏng có thể di chuyển tự do và không giữ vị trí cố định như trạng thái rắn.

Luyện tập trang 10 Vật Lí 12: Nêu ứng dụng của sự nóng chảy trong công nghiệp luyện kim, hàn điện, thực phẩm

Lời giải:

1. Công nghiệp luyện kim:

- Quá trình đúc: Sự nóng chảy của kim loại chất lỏng là quan trọng trong quá trình đúc kim loại. Kim loại được đun nóng để chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, sau đó được đổ vào khuôn để tạo ra các sản phẩm kim loại đúc.

- Thấu kính nhiệt độ: Việc nóng chảy kim loại cũng được sử dụng để đo nhiệt độ trong quá trình luyện kim. Thấu kính nhiệt độ dựa trên nguyên lý làm mát chất nóng chảy, giúp quan sát và kiểm soát quá trình luyện kim.

2. Hàn điện:

- Nối và sửa chữa kim loại: Sự nóng chảy của các hạt hàn kim loại là quan trọng trong quá trình hàn điện. Khi hạt hàn được đưa vào nhiệt độ nóng chảy, chúng sẽ chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng và kết dính giữa các bề mặt kim loại cần được nối hoặc sửa chữa.

- Các phương pháp hàn: Trong hàn điện, sự nóng chảy còn được sử dụng trong các phương pháp như hàn cọ, hàn đối, hàn hồ quang, và hàn điện trở.

3. Ngành thực phẩm:

- Nấu nước: Sự nóng chảy của nước là quan trọng trong ngành thực phẩm để nấu nước và chế biến thực phẩm. Nó cũng được sử dụng để tạo hơi nước trong quá trình hấp hơi và nấu hấp.

- Chế biến thực phẩm: Sự nóng chảy được sử dụng trong nhiều quá trình chế biến thực phẩm như nấu, hấp, nướng, và nung. Việc nóng chảy các thành phần như sô cô la cũng là một bước quan trọng trong quá trình sản xuất thực phẩm.

Vận dụng trang 10 Vật Lí 12: Từ Bảng 1.1, hãy giải thích tại sao dây tóc bóng đèn sợi đốt thường được làm bằng wolfram

Lời giải:

Việc sử dụng wolfram (còn được biết đến với tên gọi là tungsten) để làm dây tóc trong bóng đèn sợi đốt là do wolfram có những đặc tính vô cùng thuận lợi trong ứng dụng này:

- Nhiệt độ nóng chảy cao: Wolfram có điểm nóng chảy rất cao, khoảng 3.422 độ C (6.192 độ F). Điều này làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng để làm dây tóc bóng đèn sợi đốt, vì nó có thể chịu được nhiệt độ cao mà không bị chảy hoặc biến dạng trong quá trình hoạt động của bóng đèn.

- Khả năng chịu nhiệt độ cao: Wolfram có khả năng chịu nhiệt độ cao rất tốt mà không bị oxi hóa một cách nhanh chóng. Điều này là quan trọng trong bóng đèn sợi đốt, nơi dây tóc phải chịu được môi trường nhiệt độ cao và không khí oxi.

Câu hỏi 7 trang 10 Vật Lí 12: Quan sát Hình 1.13, xác định các quá trình biến đổi ứng với mỗi đoạn AB, BC, CD, DE

Lời giải:

Đoạn AB: Đá bắt đầu tan (chuyển từ thể rắn sang thể lỏng)

Đoạn BC: Đá đang tan (chuyển từ thể rắn sang thể lỏng)

Đoạn CD: Nước bắt đầu sôi (chuyển từ thể lỏng sang thể khí)

Đoạn DE: Nước đang sôi (chuyển từ thể lỏng sang thể khí)

Luyện tập trang 11 Vật Lí 12: Để hàn các linh kiện bị đứt trong mạch điển tử, người thợ sửa chữa thường sử dụng mỏ hàn để làm nóng chảy dây thiếc hàn. Biết rằng loại thiếc hàn sử dụng là hỗ hợp của thiếc và chì với tỉ lệ 63:37, khối lượng một cuộn dây thiếc hàn là 50 g. Tính nhiệt lượng mỏ hàn cần cung cấp để làm nóng chảy hết một cuộn dây thiếc hàn ở nhiệt độ nóng chảy

Lời giải:

Ở điều kiện tiêu chuẩn, nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp thiếc-chì 63:37 là khoảng 183 °C. Ta cần biết thêm nhiệt dung riêng cụ thể của hỗn hợp này. Thông thường, nhiệt dung riêng của hỗn hợp này được xấp xỉ là khoảng 150 J/kg.K

Giả sử ta muốn tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy một cuộn dây thiếc hàn ở nhiệt độ nóng chảy Tm từ nhiệt độ phòng T0 , Đối với thiếc - chì 63:37, ∆T = T_m – T₀

Đổi m = 50 g = 0,05 kg

∆T = T_m – T₀ = 183 – 25 = 158 ℃

Q = m.c.∆T = 0,05.15.158 = 1185 J

Câu hỏi 8 trang 11 Vật Lí 12: Dự đoán các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi cửa nước trong Hình 1.14

Lời giải:

Tốc độ bay hơi của nước biển, tức là quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang hơi, có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố:

- Nhiệt độ: Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi. Nước có thể bay hơi nhanh hơn ở nhiệt độ cao vì các phân tử nước có năng lượng nhiệt động lớn hơn.

- Ánh sáng mặt trời: Tác động của ánh sáng mặt trời có thể làm tăng nhiệt độ bề mặt nước, do đó ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi.

- Độ ẩm không khí: Nếu không khí xung quanh có nhiều hơi nước, sự bay hơi sẽ chậm hơn vì không khí đã bão hòa hơi nước.

- Độ gió: Gió có thể loại bỏ lớp hơi nước gần bề mặt nước, giúp tăng tốc độ bay hơi.

- Áp suất không khí: Áp suất không khí cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi, nhưng hiệu ứng này thường ít quan trọng hơn so với các yếu tố khác.

- Diện tích bề mặt nước: Diện tích bề mặt nước lớn hơn thì càng có nhiều nước có thể bay hơi, ảnh hưởng đến tổng lượng nước bay hơi.

- Tính chất của nước: Nước biển có chứa các chất phụ gia như muối, và các chất này cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi.

- Các yếu tố địa hình: Địa hình xung quanh như núi, thung lũng cũng có thể ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi do chúng tạo ra các điều kiện gió khác nhau.

Câu hỏi 9 trang 12 Vật Lí 12: Vận dụng mô hình động học phân tử, hãy giải thích nguyên nhân gay ra sự bay hơi

Lời giải:

- Các phân tử nước trong chất lỏng liên tục chuyển động ngẫu nhiên. Năng lượng nhiệt động của chúng phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường. Nếu nhiệt độ tăng, năng lượng nhiệt động của các phân tử cũng tăng.

- Khi một phân tử nước nhận đủ năng lượng từ môi trường xung quanh (thường do tăng nhiệt độ), nó có khả năng vượt qua lực liên kết với các phân tử lân cận. Các phân tử có thể bắt đầu rơi vào trạng thái hơi, nghĩa là chúng chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi.

- Trong trạng thái lỏng, các phân tử nước tương tác với nhau thông qua lực liên kết hidro và lực Van der Waals. Để bay hơi, phải vượt qua lực liên kết này. Khi nhiệt độ tăng, lực liên kết trở nên yếu hơn, giúp phân tử thoát khỏi trạng thái lỏng.

- Các phân tử ở gần bề mặt chất lỏng có ít phân tử lân cận hơn so với những phân tử ở bên trong. Các phân tử ở bề mặt có khả năng phân tán và bay hơi dễ dàng hơn do không có lực liên kết mạnh mẽ từ tất cả các hướng.

- Khi nhiệt độ tăng, năng lượng nhiệt động của phân tử tăng, làm tăng tốc độ bay hơi. Nhiệt độ chính là yếu tố quyết định sự nhanh chậm của sự bay hơi theo mô hình động học phân tử.

Luyện tập trang 12 Vật Lí 12: 1. Giả sử dược giao nhiệm vụ cất giữ và bảo quản 1 lít cồn, em hãy nêu cách thực hiện trong điều kiện thực tế có sẵn của gia đình

2. Rau xanh sau khi thu hoạch thường bị héo rất nhanh khi để ngoài nắng. Vì sao lại có hiện tượng trên? Làm thế nào để hạn chế điều này?

Lời giải:

1. Cách cất giữ và bảo quản cồn trong điều kiện gia đình:

- Chọn một lọ hoặc chai sạch, khô, không có mùi để chứa cồn. Chắc chắn rằng nắp của lọ hoặc chai đóng chặt để tránh việc bay hơi.

- Bảo quản cồn ở nơi mát mẻ, thoáng khí, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ cao.

- Tránh đặt cồn ở gần nguồn nhiệt hoặc nơi có nguy cơ cháy nổ.

- Nếu có thể, giữ cồn xa tầm tay của trẻ em và đặt ở nơi nổi bật để dễ nhận biết.

2. Hiện tượng rau xanh héo khi để ngoài nắng và cách hạn chế:

- Nguyên nhân héo nhanh: Rau xanh sau khi thu hoạch tiếp tục tiêu thụ năng lượng và nước thông qua quá trình hô hấp và quang hợp, nhưng khi bị cắt khỏi nguồn cung cấp nước và chất dinh dưỡng, chúng không thể duy trì tình trạng tươi tắn được nữa. Ánh nắng mặt trời cũng làm tăng tốc độ mất nước và chất dinh dưỡng.

- Cách hạn chế:

+ Đặt rau xanh vào tủ lạnh ngay sau khi thu hoạch để giữ nước và tươi tắn.

+ Đặt rau xanh vào túi chống hơi nước hoặc túi có khả năng thoáng khí để giảm tình trạng mất nước.

+ Phun nhẹ nước lên rau xanh để giữ độ ẩm.

+ Sử dụng các phương tiện giữ ẩm như hộp chứa nước hoặc giữ nước bằng chất gel chuyên dụng.

+ Thu hoạch vào buổi sáng hoặc buổi tối khi nhiệt độ thấp hơn để giảm tác động của nắng nóng.

Câu hỏi 10 trang 13 Vật Lí 12: Vận dụng mô hình động học phân tử, giải thích nguyên nhân gây ra sự sôi của chất lỏng

Lời giải:

Mô hình động học phân tử giúp giải thích sự sôi của chất lỏng dựa trên sự chuyển động của các phân tử trong chất lỏng

- Các phân tử trong chất lỏng liên tục chuyển động ngẫu nhiên do năng lượng nhiệt động của chúng. Nhiệt độ tăng cao làm tăng động năng lượng của các phân tử, làm cho chúng chuyển động nhanh hơn và có năng lượng đủ để vượt qua lực tương tác giữa chúng.

- Trong trạng thái lỏng, các phân tử tương tác thông qua lực Van der Waals và các lực khác giữa chúng. Khi nhiệt độ tăng, lực liên kết giảm độ mạnh, và các phân tử có thể dễ dàng vượt qua những lực này.

- Sự sôi thường bắt đầu từ một số phân tử chất lỏng nhất định, được gọi là nhân chế nguyên tử (nucleus). Những phân tử này có đủ năng lượng để tạo ra một "lỗ trống" nhỏ trong chất lỏng, mà các phân tử khác có thể chui vào và tạo thành hơi.

- Khi những lỗ trống được tạo ra, diện tích bề mặt của chất lỏng tăng lên. Việc tạo ra hơi là một quá trình giảm diện tích bề mặt, nên nó giúp giảm sự căng bề mặt của chất lỏng.

- Khi hơi hình thành, nó tạo ra áp suất nội bộ trong chất lỏng, đẩy phân tử chất lỏng ra khỏi vị trí ban đầu và làm tăng tỷ lệ sôi.

Luyện tập trang 14 Vật Lí 12: 1. Bạn A muốn đun sôi 1,5 lít nước bằng bếp gas. Do sơ suất nên bạn quên không tắt bếp khi nước sôi. Tính nhiệt lượng đã làm hóa hơi 1 lít nước trong ấm do sơ suất đó. Biết nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.10⁶ J/kg

2. Tại sao trên núi cao, ta không thể luộc chín trứng bằng nồi thông thường, mặc dù nước trong nồi vẫn sôi?

Lời giải:

1. Nhiệt lượng đã làm hóa hơi 1 lít nước trong ấm do sơ suất đó là:

Q = m.L = 1.2,3.106 = 2,3.10⁶ J

2.

Trên núi cao, áp suất không khí giảm do giảm trọng lực. Khi áp suất giảm, nhiệt độ sôi của nước cũng giảm. Bởi vì quá trình nấu ăn đòi hỏi nhiệt độ sôi đủ cao để thực hiện, nước sôi ở nhiệt độ thấp hơn 100°C tại núi cao có thể không đủ để nấu chín thực phẩm.

Vận dụng trang 14 Vật Lí 12: Trước đây, để khử trùng các dụng cụ y tế dùng nhiều lần (kéo, kẹp gắp, dao mổ tiểu phẫu,…), người ta thường luộc chúng trong nước sôi. Giả sử cần phải thực hiện nhiệm vụ này nhưng có một số vi khuẩn chỉ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 105 ℃, trong khi nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện tiêu chuẩn là 100 ℃. Hãy đề xuất phương án đơn giản để diệt các vi khuẩn này và giải thích

Lời giải:

Để diệt các vi khuẩn có thể chỉ bị tiêu diệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện tiêu chuẩn (100 ℃), có thể sử dụng một số phương pháp sau đây:

- Tăng áp suất của môi trường nấu trên mức áp suất không khí thông thường. Khi áp suất tăng lên, điểm sôi của nước cũng tăng. Chẳng hạn, ở áp suất cao hơn, nước có thể sôi ở nhiệt độ cao hơn 100 ℃. Áp suất nấu nhanh là một phương pháp

- Thêm chất vào nước (như muối) để nâng cao nhiệt độ sôi của nước. Áp suất tăng lên khi nước kết hợp với chất tạo áp suất, và điều này có thể giúp diệt khuẩn ở nhiệt độ cao hơn.

- Sử dụng các chất diệt khuẩn (chẳng hạn như các dung dịch chứa clor hoặc hydrogen peroxide) để ngâm các dụng cụ y tế. Các chất diệt khuẩn này có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và giúp tiêu diệt các vi khuẩn.

Lưu ý rằng cần phải đảm bảo an toàn và hiệu quả của các phương pháp này trong môi trường y tế và tuân thủ các quy tắc về vệ sinh và khử trùng.

Bài tập

Bài 1 trang 14 Vật Lí 12: Kết luận nào dưới đây không đúng với thể rắn?

A. Khoảng cách giữa các phân tử rất gần nhau (cỡ kích thước phân tử)

B. Các phân tử sắp xếp có trật tự

C. Các phân tử dao động quanh vị trí cân bằng cố định

D. Các phân tử dao động quanh vị trí cân bằng luôn thay đổi

Lời giải:

Đáp án D

Bài 2 trang 14 Vật Lí 12: Một nhà máy thép mỗi lần luyện được 35 tấn thép. Cho nhiệt nóng chảy riêng của thép là 2,77.10⁵ J/kg.

a) Tính nhiệt lượng cẩn cung cấp để làm nóng chảy thép trong mỗi lần luyện của nhà máy ở nhiệt độ nóng chảy.

b) Giả sử nhà máy sử dụng khí đốt để nấu chảy thép trong lò thổi (nồi nấu thép). Biết khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg khí đốt thì nhiệt lượng toa ra là 44.10⁶ J. Xác định lượng khí đốt cần sử dụng để tạo ra nhiệt lượng tính được ở câu a.

c) Việc sử dụng khí đốt để vận hành các nhà máy thép có thể gây ra những hậu quả gì cho môi trường và đời sống con người?

Lời giải:

a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy thép:

Q = m.L

Trong đó:

- m là khối lượng thép (35 tấn = 35000 kg),

- L là nhiệt lượng nóng chảy riêng của thép (2,77.10⁵ J/kg).

Q = 35000. 2,77.10⁵ = 9,695.10⁹ J

b) Xác định lượng khí đốt cần sử dụng:

Lượng nhiệt lượng cần cung cấp từ khí đốt để làm nóng chảy thép sẽ bằng với nhiệt lượng được toả ra từ việc đốt cháy khí đốt.

Qkhí đốt = Qthép

Lượng nhiệt lượng từ 1 kg khí đốt là 44.10⁶ J

Lượng khí đốt = $\frac{Q_{thep}}{Q_{khidot}}=\frac{9,{695.10}^9}{{44.10}^6}=220,34kg$

c) Hậu quả cho môi trường và đời sống con người:

- Ô nhiễm không khí: Đốt cháy khí đốt thường sinh ra các khí như CO₂ , SO₂, NOx và bụi mịn, góp phần làm tăng ô nhiễm không khí.

- Biến đổi khí hậu: Khí nhà máy có thể tạo ra khí nhà máy và tăng lượng khí nhà máy trong không khí, ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu.

- Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Các chất ô nhiễm có thể gây hại cho sức khỏe con người, đặc biệt là đối với những người sống gần nhà máy thép.

- Rủi ro tai nạn và an toàn lao động: Vận hành nhà máy thép có thể mang lại những rủi ro về tai nạn và an toàn lao động, đòi hỏi các biện pháp an toàn và quản lý chặt chẽ.

Lý thuyết Sự chuyển thể

1. Mô hình động học phân tử và cấu trúc vật chất

a. Mô hình động học phân tử

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

- Vật chất được cấu tạo bởi một số rất lớn những hạt có kích thước rất nhỏ gọi là phân tử. Giữa các phân tử có khoảng cách

- Các phân tử chuyển động không ngừng, gọi là chuyển động nhiệt. Các phân tử chuyển động nhiệt càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao

- Giữa các phân tử có các lực tương tác (hút và đẩy)

b. Cấu trúc của vật chất

2. Sự chuyển thể của các chất

3. Sự nóng chảy

a. Sự nóng chảy của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình

- Căn cứ vào cấu trúc sắp xếp của các hạt tạo nên chất rắn, người ta chia chất rắn thành hai loại: chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình

- Sự nóng chảy của chất rắn kết tinh

+ Khi nung nóng liên tục một vật rắn kết tinh nhiệt độ của vật tăng dần

+ Khi nhiệt độ đạt một giá trị xác định gọi là nhiệt độ nóng chảy thì vật bắt đầu chuyển sang thể lỏng và trong suốt quá trình này nhiệt độ của vật là không đổi

+ Khi toàn bộ chất rắn đã chuyển sang thể lỏng, tiếp tục cung cấp nhiệt lượng thì nhiệt độ của vật sẽ tiếp tục tăng

- Sự nóng chảy của chất rắn vô định hình

+ Khi nung nóng liên tục vật rắn vô định hình, vật rắn mềm đi và chuyển sang thể lỏng một cách liên tục, trong quá trình này nhiệt độ của vật tăng liên tục

+ Vật rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định

→ Khi đun nóng đến một nhiệt độ nào đó, vật rắn bắt đầu chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng (sự nóng chảy). Chất rắn kết tinh có  nhiệt độ nóng chảy xác định (ở một áp suất cụ thể). Chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định

b. Nhiệt nóng chảy riêng

- Nhiệt nóng chảy riêng của một chất có giá trị bằng nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng tại nhiệt độ nóng chảy

$\lambda =\frac{Q}{m}$

4. Sự hóa hơi

- Sự hóa hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí, thể hiện qua hai hình thức sự bay hơi và sự sôi

a. Sự bay hơi

- Sự hóa hơi xảy ra trên bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì

- 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

b. Sự sôi

- Sự hóa 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 vào áp suất khi trên mặt thoáng và bản chất của chất lỏng. Trong suốt thời gian sôi, nhiệt độ chất lỏng không thay đổi

c. Nhiệt hóa hơi riêng

- Nhiệt hóa hơi riêng của một chất lỏng có giá trị bằng nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất lỏng đó hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi

$L=\frac{Q}{m}$

Sơ đồ tư duy Sự chuyển thể