Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 2
Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 2: Thang nhiệt độ
VnDoc.com xin gửi tới bạn đọc bài viết Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 2: Thang nhiệt độ để bạn đọc cùng tham khảo. Bài viết hướng dẫn bạn đọc trả lời các câu hỏi trong SGK Vật lý 12 các trang 15, 16, 17, 18, 19.
Giải Vật lí 12 trang 15 Chân trời
Mở đầu trang 15 SGK Vật lí 12
Để đo nhiệt độ của vật, người ta sử dụng các loại nhiệt kế có thang đo khác nhau (Hình 2.1). Có những thang nhiệt độ nào và làm thế nào để chuyển đổi nhiệt độ giữa các thang đo ấy?
Lời giải:
Có một số thang đo nhiệt độ như thang nhiệt độ Celsius, Kelvin, Fahrenheit,…
Để chuyển đổi nhiệt độ giữa các thang đo ta sử dụng các công thức chuyển đổi sau:
T(K) = t(°C) + 273T(K) = t(°C)+273: thang nhiệt độ Celsius sang thang nhiệt độ Kelvin.
t(°C) = T(K) − 273t(°C) = T(K)−27 : thang nhiệt độ Kelvin sang thang nhiệt độ Celsius.
Thảo luận 1 trang 15 SGK Vât lí 12
Cho hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau, hãy dự đoán chiều truyền năng lượng nhiệt giữa chúng. Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán.
Lời giải:
Dự đoán: chiều truyền năng lượng nhiệt từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
Đề xuất phương án thí nghiệm:
Các dụng cụ đơn giản:
- Nhiệt kế
- Đèn cồn
- Cốc nước lạnh
- Thanh sắt
Phương án thí nghiệm:
- Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của cốc nước lạnh
- Hơ nóng thanh sắt trên ngọn lửa đèn cồn, sau đó đo nhiệt độ của thanh sắt
- Thả thanh sắt vào cốc nước lạnh, sau một khoảng thời gian đo nhiệt độ của nước và thanh sắt.
Kết quả:
- Nhiệt độ của nước tăng lên, nhiệt độ của thanh sắt giảm đi, chứng tỏ năng lượng nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
Giải Vật lí 12 trang 16 Chân trời
Thảo luận 2 trang 16 SGK Vật lí 12
Trong thời tiết mùa đông giá lạnh, cùng ở trong phòng học, nếu chạm tay vào song sắt ở cửa sổ, ta có cảm giác lạnh, nhưng chạm tay vào bàn gỗ ta có cảm giác đỡ lạnh hơn. Có phải vì chiếc bàn gỗ có nhiệt độ cao hơn không? Vì sao? Làm thế nào có thể biết được nhiệt độ các vật?
Lời giải:
- Không phải vì chiếc bàn gỗ có nhiệt độ cao hơn.
- Do kim loại dẫn nhiệt tốt hơn nên khi chạm tay vào, tay ta bị mất nhiệt lượng nhanh hơn, do đó cảm giác lạnh hơn khi sờ vào gỗ.
- Để biết được nhiệt độ của các vật ta dùng nhiệt kế.
Luyện tập trang 16 SGK Vật lí 12
Nêu một vài ví dụ về sự truyền năng lượng nhiệt giữa các vật và cho biết chiều truyền năng lượng nhiệt giữa chúng.
Lời giải:
Ví dụ:
- Thả cục sắt được nung nóng vào chậu nước lạnh, một lúc sau cục sắt nguội đi, nước ấm lên. Năng lượng nhiệt truyền từ cục sắt vào nước.
- Khi nấu thức ăn bằng bếp ga, năng lượng nhiệt từ ngọn lửa truyền cho thực phẩm trong nồi, làm chín thực phẩm.
Thảo luận 3 trang 16 SGK Vật lí 12
Cho biết nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế điện trở hoạt động dựa trên nguyên tắc vật lí nào.
Lời giải:
- Nhiệt kết thuỷ ngân hoạt động dựa trên hiện tượng giãn nở vì nhiệt.
- Nhiệt kế điện trở hoạt động dựa trên hiện tượng thông qua sự phụ thuộc của điện trở theo nhiệt độ.
Giải Vật lí 12 trang 17 Chân trời
Vận dụng trang 17 SGK Vật lí 12
Hiện nay, người ta có thể đo nhiệt độ bằng cảm biến hồng ngoại. Hãy tìm hiểu thông tin và thực hiện các yêu cầu sau:
– Nêu nguyên lí đo nhiệt độ của cảm biến hồng ngoại.
– Nêu cách sử dụng nhiệt kế hồng ngoại điện tử (Hình 2.2c) để đo nhiệt độ.
Lời giải:
– Nguyên lí đo nhiệt độ của cảm biến hồng ngoại.
Hồng ngoại là sóng có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến (ánh sáng có thể nhìn thấy được). Mắt người bình thường có thể thấy ánh sáng có bước sóng khoảng từ 0,36 µm tới 0,72 µm. Phần hồng ngoại của phổ kéo dài bước sóng từ 0,7 µm đến 1000 µm. Trong dải sóng này, chỉ các tần số từ 0,7 µm đến 20 µm được sử dụng để đo nhiệt độ thực tế hàng ngày. Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại sẽ phát ra theo đường thẳng đến bề mặt của vật và nhận về các chùm tia phản xạ mang năng lượng để tính toán nhiệt độ cần đo.
- Cách sử dụng nhiệt kế hồng ngoại điện tử:
Đầu tiên, bạn cần mở nắp đậy đầu đo của máy, sau đó ấn nút ON/MEM để khởi động máy. Khi đó, kèm theo 2 tiếng bíp thì các biểu tượng chức năng sẽ xuất hiện trên màn hình LCD.
Để đo thân nhiệt, bạn cần để đầu đo nhiệt độ cách trán, nách, tai từ 1 đến 3 cm và nhiệt kế cần được giữ nguyên trong quá trình đo.
Bạn ấn giữ nút START, trong vòng từ 1 đến 3 giây quá trình đo sẽ hoàn thành, thời gian này còn phụ thuộc vào từng dòng máy. Tiếng bíp dài được vang lên báo hiệu cho bạn quá trình đo đã kết thúc.
Trong vòng 5 giây, bạn sẽ nhận được kết quả đo nhiệt độ được hiển thị trên màn hình LCD. Để tắt máy, bạn chỉ cần ấn và giữ nút ON/MEM cho đến khi xuất hiện chữ OFF trên màn hình.
Thảo luận 4 trang 17 SGK Vật lí 12
Kể tên các thang nhiệt độ mà em biết.
Lời giải:
Thang đo nhiệt độ mà em biết là thang nhiệt độ Celsius, Kelvin, Fahrenheit.
Thảo luận 5 trang 17 SGK Vật lí 12
Dựa vào cách chia nhiệt độ trong thang nhiệt độ Celsius và thang nhiệt độ Kelvin, hãy chứng minh:
\(1^{o} C = \frac{1}{100}\) của khoảng cách giữa nhiệt độ nóng chảy của nước tinh khiết đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (ở áp suất 1 atm);
\(1K = \frac{1}{273,16}\) của khoảng cách giữa nhiệt độ không tuyệt đối và nhiệt độ điểm mà nước tinh khiết tồn tại đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi (ở áp suất 1 atm).
Lời giải:
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).
Do đó \(1^{o} C = \frac{1}{100}\)
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 0 tuyệt đối) và chọn nhiệt độ nước tinh khiết tồn tại ở đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi là 273,16 K. Trong khoảng giữa hai giá trị nhiệt độ này, chia thành 273,16 khoảng bằng nhau, mỗi khoảng là 1 K.
Do đó \(1K = \frac{1}{273,16}\)
Giải Vật lí 12 trang 18 Chân trời
Thảo luận 6 trang 18 SGK Vật lí 12
Hãy thiết lập biểu thức chuyển đổi nhiệt độ của một vật từ thang nhiệt độ Celsius sang thang nhiệt độ Kelvin và ngược lại.
Lời giải:
T(K) = t(°C) + 273: thang nhiệt độ Celsius sang thang nhiệt độ Kelvin.
t(°C) = T(K) − 273: thang nhiệt độ Kelvin sang thang nhiệt độ Celsius.
Luyện tập 1 trang 18 SGK Vật lí 12
Nhiệt độ của khối khí trong phòng đo được là 27°C. Xác định nhiệt độ của khối khí trong thang nhiệt độ Kelvin.
Lời giải:
Trong thang nhiệt độ Kelvin, nhiệt độ của khối khí là
T(K) = t(°C) + 273 = 27 + 273 = 300K
Luyện tập 2 trang 18 SGK Vật lí 12
Một nhiệt kế có phạm vi đo từ 273 K đến 1 273 K dùng để đo nhiệt độ của các lò nung.
a) Xác định phạm vi đo của nhiệt kế này trong thang nhiệt độ Celcius?
b) Nếu sử dụng nhiệt kế này để đo nhiệt độ lò nung đang nấu chảy đồng có nhiệt độ nóng chảy là 1083 °C thì nhiệt kế có đo được không? Vì sao? Em có khuyến cáo gì về việc sử dụng nhiệt kế trong tình huống này?
Lời giải:
a) 273 K = 0oC; 1273 K = 1000oC.
Phạm vi đo của nhiệt kế này trong thang nhiệt độ Celsius là từ 0oC đến 1000oC.
b) Do nhiệt độ nóng chảy của đồng cao hơn giới hạn đo của nhiệt kế này nên không thể đo được. Việc sử dụng nhiệt kế cần phải xác định được khoảng nhiệt độ cần đo để chọn nhiệt kế có giới hạn đo thích hợp, nếu chọn nhiệt kế không phù hợp sẽ không cho kết quả chính xác cũng như có thể gây nguy hiểm trong quá trình sử dụng.
Giải Vật lí 12 trang 19 Chân trời
Bài tập 1 trang 19 SGK Vật lí 12
Kết luận nào dưới đây là không đúng với thang nhiệt độ Celsius?
A. Kí hiệu của nhiệt độ là t.
B. Đơn vị đo nhiệt độ là °C.
C. Chọn mốc nhiệt độ nước đá đang tan ở áp suất 1 atm là 0°C.
D. 1°C tương ứng với 273 K.
Lời giải:
D – sai, 1oC tương ứng với 1 K.
Bài tập 2 trang 19 SGK Vật lí 12
Giả sử một học sinh tạo ra một nhiệt kế sử dụng một thang nhiệt độ mới cho riêng mình, gọi là thang nhiệt độ Z, có đơn vị là °Z. Trong đó, nhiệt độ của nước đá đang tan ở 1 atm là – 5°Z và nhiệt độ nước sôi ở 1 atm là 105 °Z.
a) Thiết lập biểu thức chuyển đổi nhiệt độ từ thang nhiệt độ Celcius sang thang nhiệt độ Z.
b) Nếu dùng nhiệt kế mới này đo nhiệt độ một vật thì thấy giá trị 61°Z, nhiệt độ của vật trong thang nhiệt độ Celcius là bao nhiêu?
c) Nhiệt độ của vật bằng bao nhiêu (theo thang nhiệt độ Celcius) để số chỉ trên hai thang nhiệt độ bằng nhau?
Lời giải:
Đang cập nhật...
Bài tiếp theo: Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 3
