BÀI 3: NHIỆT ĐỘ. THANG NHIỆT ĐỘ - NHIỆT KẾ

(16 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Nhiệt độ cho biết điều gì?

Trả lời:

Nhiệt độ cho biết trạng thái cân bằng nhiệt của các vật tiếp xúc nhau và chiều truyền nhiệt năng:

• Khi hai vật có nhiệt độ chênh lệch tiếp xúc nhau thì nhiệt năng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
• Khi hai vật có nhiệt độ bằng nhau tiếp xúc nhau thì không có sự truyền nhiệt năng giữa chúng. Hai vật ở trạng thái cân bằng nhiệt.

Câu 2: Em hãy giới thiệu về thang nhiệt độ Celsius.

Trả lời:

• Thang nhiệt độ mà chúng ta vẫn đang dùng hàng ngày là thang Celsius. Hai nhiệt độ dùng làm mốc của thang này là nhiệt độ đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết, ở áp suất tiêu chuẩn. Khoảng cách giữa hai nhiệt độ này được chia thành 100 phần bằng nhau, mỗi phần là 1 độ.
• Nhiệt độ trong thang Celsius thường được kí hiệu bằng chữ t, đơn vị là độ C (Các nhiệt độ cao hơn 0 có giá trị dương, thấp hơn có giá trị âm.
• Hiện nay hầu hết các nước trên thế giới đều sử dụng thang nhiệt độ này, trừ một số nước nói tiếng Anh vẫn sử dụng thang nhiệt độ Fahrenheit.

Câu 3: Em hãy giới thiệu về thang nhiệt độ Kelvin.

Trả lời:

• Do nhà vật lý người Ireland là William Thomson đề xuất.
• Mọi nhiệt độ đều có giá trị dương. Hai nhiệt độ dùng để làm mốc là

+ Nhiệt độ thấp nhất mà các vật có thể có. Không có vật nào ở bất kì trạng thái nào có thể có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ này. Nhiệt độ này được gọi là “Độ không tuyệt đối”.

+ Nhiệt độ mà nước tinh khiết có thể tồn tại đồng thời ở cả ba thể rắn, lỏng và hơi, trong trạng thái cân bằng nhiệt ở áp suất tiêu chuẩn, được gọi là nhiệt độ điểm ba của nước.

Câu 4: Nhiệt kế là gì, đâu là loại nhiệt kế thường dùng?

Trả lời:

• Nhiệt kế là thiết bị dùng để đo nhiệt độ. nhiệt kế được chế tạo dựa trên một số tính chất vật lí phụ thuộc vào nhiệt độ của các chất, các vật liệu, các linh kiện điện và điện tử,…
• Nhiệt kế thường dùng là các nhiệt kế được chế tạo dựa trên sự nở dài của cột chất lỏng trong ống thủy tinh (nhiệt kế rượum nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế dầu).

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Hãy so sánh sự khác biệt giữa thang nhiệt độ Celsius và Kelvin.

Trả lời:

Thang nhiệt độ Celsius có thể có giá trị âm, với mốc 0℃ là nhiệt độ đóng băng của nước. Ngược lại, thang nhiệt độ Kelvin không có giá trị âm, với mốc 0 K là độ không tuyệt đối. Một độ Celsius tương đương với một Kelvin, nhưng để chuyển từ Celsius sang Kelvin, ta cần cộng thêm 273.15.

Câu 2: Hãy nêu một số loại nhiệt kế thường được sử dụng và đặc điểm của chúng.

Trả lời:

Một số loại nhiệt kế thường được sử dụng bao gồm nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế rượu và nhiệt kế dầu. Nhiệt kế thủy ngân thường được dùng để đo nhiệt độ cơ thể, có độ chính xác cao. Nhiệt kế rượu có thể đo nhiệt độ trong khoảng rộng hơn và không độc hại như thủy ngân. Nhiệt kế dầu thường được dùng trong các ứng dụng công nghiệp, có khả năng đo nhiệt độ cao hơn.

Câu 3: Nhiệt độ 25℃ tương ứng với giá trị nào trong thang nhiệt độ Kelvin?

Trả lời:

Để chuyển đổi từ thang Celsius (℃) sang Kelvin (K), ta sử dụng công thức:
K = t + 273.15K

Thay t = 25 vào công thức:

K = 25 + 273.15 = 298.15 K
Vậy 25℃ tương ứng với 298.15 K.

Câu 4: Nếu một vật có nhiệt độ là 100 K, tính nhiệt độ tương ứng của nó trong thang Celsius.

Trả lời:

Để chuyển đổi từ Kelvin sang Celsius, ta sử dụng công thức:

t = K – 273.15

Thay K = 100 vào công thức:

t = 100 – 273.15 = -173.15

Vậy 100 K tương ứng với -173.15

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Giải thích vì sao thang nhiệt độ Kelvin không có giá trị âm và có ý nghĩa gì trong các quá trình vật lý?

Trả lời:

Thang nhiệt độ Kelvin bắt đầu từ “độ không tuyệt đối”, tức là nhiệt độ thấp nhất mà vật chất có thể đạt được (0 K). Điều này có nghĩa là tất cả các nhiệt độ trong thang Kelvin đều dương. Độ không tuyệt đối có ý nghĩa quan trọng trong vật lý vì tại nhiệt độ này, chuyển động của các phân tử gần như ngừng lại, giúp hiểu rõ hơn về tính chất và hành vi của vật chất ở các nhiệt độ khác nhau.

Câu 2: Nếu em sử dụng nhiệt kế rượu để đo nhiệt độ một chất lỏng, điều gì có thể xảy ra nếu nhiệt độ của chất lỏng đó vượt quá điểm sôi của rượu?

Trả lời:

Nếu nhiệt độ của chất lỏng vượt quá điểm sôi của rượu (khoảng 78.5℃), rượu trong nhiệt kế sẽ bay hơi và không thể hiện chính xác nhiệt độ. Kết quả là nhiệt kế sẽ không cung cấp giá trị nhiệt độ chính xác và có thể làm hỏng nhiệt kế do không còn chất lỏng để đo nhiệt độ.

Câu 3: Em hãy nêu những ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng nhiệt kế thủy ngân so với nhiệt kế điện tử trong việc đo nhiệt độ.

Trả lời:

Câu 4: Một nhiệt kế thủy ngân cho thấy nhiệt độ là 25℃. Nếu nhiệt độ giảm xuống còn 15℃, hãy tính sự thay đổi nhiệt độ trong thang Kelvin.

Trả lời:

Sự thay đổi nhiệt độ trong Celsius là:

Trong thang Kelwin, sự thay đổi nhiệt độ cũng là:

Vậy sự thay đổi nhiệt độ là 10 K.

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: So sánh và phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ đối với các trạng thái của vật chất (rắn, lỏng, khí) dựa trên sự thay đổi nhiệt độ trong các thang nhiệt độ khác nhau.

Trả lời:

Khi nhiệt độ tăng lên, các phân tử trong vật chất sẽ có động năng tăng, dẫn đến sự thay đổi trạng thái. Ở trạng thái rắn, các phân tử chỉ chuyển động xung quanh vị trí cố định. Khi nhiệt độ đạt đến điểm nóng chảy, vật chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng, khi đó các phân tử bắt đầu di chuyển tự do hơn. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng đến điểm sôi, vật chất chuyển từ lỏng sang khí, với các phân tử di chuyển hoàn toàn tự do. Thang nhiệt độ Kelvin, Celsius và Fahrenheit đều thể hiện sự thay đổi này, nhưng Kelvin thường được dùng trong các tính toán vật lý do không có giá trị âm.

Câu 2: Nếu một nhiệt kế thủy ngân bị vỡ trong quá trình đo nhiệt độ của một chất lỏng nóng, hãy phân tích những nguy cơ và cách xử lý tình huống này.

Trả lời:

Khi nhiệt kế thủy ngân bị vỡ, nguy cơ lớn nhất là tiếp xúc với thủy ngân, một chất độc hại có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Trong tình huống này, cần phải nhanh chóng thu dọn các mảnh vụn của nhiệt kế và các giọt thủy ngân bằng cách sử dụng găng tay và dụng cụ chuyên dụng. Không nên dùng tay trần để dọn dẹp, và cần đảm bảo thông gió tốt trong khu vực đó để giảm nguy cơ hít phải hơi thủy ngân. Sau đó, cần phải xử lý chất thải độc hại theo quy định của cơ quan chức năng.

Câu 3: Hãy lập một bảng so sánh giữa hai thang nhiệt độ Celsius và Kelvin, chỉ ra điểm tương đồng và khác biệt của chúng trong ứng dụng thực tế.

Trả lời:

Cả hai thang nhiệt độ đều dùng để đo nhiệt độ, nhưng Kelvin có ý nghĩa vật lý hơn do không có giá trị âm, trong khi Celsius thường được sử dụng trong đời sống hàng ngày. Thang Kelvin được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học và các ứng dụng kỹ thuật vì tính chính xác trong các tính toán nhiệt động lực học.