Trả lời nhanh
Khi nhiệt độ tăng, hiện tượng khuếch tán xảy ra nhanh hơn (phương án “xảy ra nhanh hơn”). Lý do: nhiệt độ càng cao thì các phân tử, nguyên tử chuyển động hỗn độn càng nhanh, nên chúng xen vào khoảng trống giữa các phân tử của chất kia nhanh hơn và hai chất hòa lẫn vào nhau sớm hơn.
Khuếch tán là gì?
Khuếch tán là hiện tượng các phân tử (hoặc nguyên tử) của các chất tự hòa lẫn vào nhau do chúng chuyển động hỗn độn không ngừng và giữa chúng có khoảng cách.
Hiện tượng này xảy ra trong cả chất khí, chất lỏng và (rất chậm) cả chất rắn. Khuếch tán là một bằng chứng cho thấy các chất được cấu tạo từ những hạt riêng biệt luôn chuyển động.
Vì sao nhiệt độ tăng thì khuếch tán nhanh hơn?
Giữa nhiệt độ và chuyển động của phân tử có mối liên hệ trực tiếp: nhiệt độ của vật càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh (động năng trung bình càng lớn). Chính vì thế chuyển động này còn được gọi là chuyển động nhiệt.
Ta có thể suy luận theo chuỗi sau:
- Nhiệt độ tăng → phân tử chuyển động hỗn độn nhanh hơn.
- Phân tử di chuyển nhanh hơn → va chạm và len vào khoảng trống giữa các phân tử khác nhanh hơn.
- Kết quả: thời gian để hai chất hòa lẫn đều ngắn lại, tức khuếch tán xảy ra nhanh hơn.
Lưu ý: nhiệt độ tăng không làm phân tử to ra hay “nhẹ đi”; điều thay đổi chủ yếu là tốc độ chuyển động của chúng.
Ví dụ thực tế trong đời sống
| Tình huống | Nhiệt độ thấp | Nhiệt độ cao |
|---|---|---|
| Thả viên đường vào cốc nước | Đường tan và ngọt đều chậm | Đường tan và ngọt đều nhanh hơn |
| Pha trà | Trà ngâm nước lạnh ra màu chậm | Nước nóng làm màu trà lan ra rất nhanh |
| Mùi thức ăn | Mùi lan chậm trong phòng lạnh | Thức ăn nóng tỏa mùi nhanh, xa hơn |
| Giọt mực trong nước | Mực loang chậm | Mực loang nhanh |
Thí nghiệm nhỏ để kiểm chứng
Chuẩn bị hai cốc nước cùng lượng, một cốc nước nóng và một cốc nước lạnh. Nhỏ vào mỗi cốc một giọt mực (hoặc một ít thuốc tím) ở cùng một vị trí, không khuấy.
Quan sát: ở cốc nước nóng, màu lan ra và đồng đều sau thời gian ngắn hơn rõ rệt. Điều này chứng tỏ nhiệt độ càng cao, khuếch tán càng nhanh.
Những kết luận sai thường gặp
- “Khuếch tán xảy ra chậm hơn”: sai, vì nhầm với trường hợp nhiệt độ giảm.
- “Khuếch tán không thay đổi”: sai, vì tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của phân tử, mà tốc độ này phụ thuộc nhiệt độ.
- “Khuếch tán ngừng lại”: sai, vì các phân tử luôn chuyển động nên khuếch tán không tự dừng khi nhiệt độ thay đổi.
Mẹo nhớ: “Nóng thì phân tử chạy nhanh, nên khuếch tán cũng nhanh.” Hãy hình dung đám đông chạy nhanh sẽ trộn lẫn vào nhau sớm hơn đám đông đi chậm.
Bài luyện tập
Câu 1. Vì sao muối bỏ vào canh nóng tan và vị lan đều nhanh hơn khi bỏ vào canh nguội?
Đáp án: Canh nóng có nhiệt độ cao hơn nên các phân tử chuyển động nhanh hơn, quá trình khuếch tán của muối vào nước diễn ra nhanh hơn.
Câu 2. Hai cốc nước, cốc A ở 20 °C, cốc B ở 60 °C, cùng nhỏ một giọt mực. Màu mực đồng đều ở cốc nào trước?
Đáp án: Cốc B, vì nhiệt độ cao hơn nên khuếch tán nhanh hơn.
Câu 3. Trong tủ lạnh, mùi của thức ăn lan chậm hơn so với ở ngoài phòng nóng. Hãy giải thích.
Đáp án: Nhiệt độ trong tủ lạnh thấp nên các phân tử mùi chuyển động chậm hơn, khuếch tán chậm hơn.
Câu hỏi thường gặp
Khi nhiệt độ tăng thì khuếch tán xảy ra nhanh hơn hay chậm hơn?
Nhanh hơn. Nhiệt độ tăng làm các phân tử chuyển động hỗn độn nhanh hơn nên các chất hòa lẫn vào nhau sớm hơn.
Khuếch tán có xảy ra ở chất rắn không?
Có, nhưng rất chậm vì các hạt liên kết chặt và khoảng cách giữa chúng nhỏ. Khi tăng nhiệt độ, khuếch tán trong chất rắn cũng nhanh hơn.
Vì sao chuyển động của phân tử còn gọi là chuyển động nhiệt?
Vì tốc độ chuyển động hỗn độn của các phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ: nhiệt độ càng cao, phân tử chuyển động càng nhanh.
Khuếch tán chứng tỏ điều gì về cấu tạo chất?
Chứng tỏ các chất được cấu tạo từ các phân tử, nguyên tử riêng biệt, luôn chuyển động không ngừng và giữa chúng có khoảng cách.