Tiêu đề CHỦ ĐỀ NHIỆT HDG.docx ✅

HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 1 Chủ đề: NHIỆT A. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM 1. Năng lượng nhiệt và nội năng. a) Một số tính chất của phân tử, nguyên tử - Nhiệt độ của vật càng cao, chuyển động hỗn loạn của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật càng nhanh. - Giữa các phân tử, nguyên tử có lực hút và lực đẩy, gọi là lực tương tác phân tử và nguyên tử. b) Khái niệm năng lượng nhiệt - Năng lượng nhiệt là năng lượng vật có được do chuyển động nhiệt (hay nhiệt năng). - Khi làm tăng nhiệt độ của vật thì nhiệt năng của vật tăng và ngược lại. c) Khái niệm nội năng - Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật. - Khi một vật được làm nóng, các phân tử, nguyên tử của vật chuyển động nhanh lên và nội năng của vật tăng. d) Nhiệt lượng Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt lượng cần cung cấp cho m (kg) nước tăng từ nhiệt độ t 1 ( o C) đến nhiệt độ t 2 ( o C) được tính bằng công thức: Q = mc(t 2 – t 1 ) Trong đó c gọi là nhiệt dung riêng của nước có giá trị bằng 4180 (J/kg.K) 2. Sự truyền nhiệt. a) Dẫn nhiệt Dẫn nhiệt là sự truyền năng lượng trực tiếp từ các phân tử có động năng lớn hơn sang các phân tử có động năng nhỏ hơn qua va chạm. b) Đối lưu Đối lưu là sự truyền năng lượng bằng các dòng chất lưu di chuyển từ vùng nóng hơn lên vùng lạnh hơn trong chất lưu c) Bức xạ nhiệt Bức xạ nhiệt là sự truyền năng lượng thông qua tia nhiệt. Tia nhiệt có thể truyền trong chân không. 3. Sự nở vì nhiệt. - Các chất rắn/lỏng/khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi. - Các chất rắn/lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau. - Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau. B. BÀI TẬP Dạng 1. Bài tập định tính. Câu 1. Giải thích tại sao cứ vài ngày sau khi bơm căng săm xe đạp, dù không sử dụng thì săm xe cũng bị xẹp xuống? Hướng dẫn giải Vì săm xe đạp được cấu tạo từ các phân tử cao su, giữa chúng có khoảng cách, nên các phân tử khí ở trong săm xe có thể chui qua các khoảng cách này mà ra ngoài làm cho săm xe bị xẹp xuống dần. Câu 2. Tại sao thả đường vào nước rồi khuấy lên, đường tan và nước có vị ngọt? Hướng dẫn giải
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 2 Thả đường vào nước rồi khuấy lên, đường tan nước có vị ngọt tại vì giữa các phân tử đường, nước có khoảng cách và chúng chuyển động không ngừng về mọi phía nên các phân tử đường đã xen vào khoảng cách giữa các phân tử nước và ngược lại. Câu 3. Tại sao khi pha nước đường thì ta phải cho đường vào nước trước, khuấy đều cho đường tan hết rồi mới cho đá? Hướng dẫn giải Vì nhiệt độ càng cao các phân tử nước và đường chuyển động càng nhanh, sự khuếch tán đường trong nước diễn ra nhanh hơn. Nếu bỏ đá vào nước trước, nhiệt độ của nước sẽ bị hạ thấp nên làm quá trình khuếch tán đường diễn ra chậm hơn rất nhiều. Câu 4. Cho hai vật truyền nhiệt cho nhau, liệu nhiệt độ hai vật có bằng nhau sau một khoảng thời gian hay không? Giải thích. Hướng dẫn giải Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì nhiệt năng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt dộ thấp hơn. Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại. Câu 5. Giải thích các hiện tượng sau: a) Bỏ đá vào cốc nước thì nước trong cốc lạnh dần. b) Xoa hai bàn tay vào nhau thì tay nóng lên. c) Hơ hai bàn tay mình trên ngọn lửa sau một lúc sẽ thấy hai bàn tay nóng lên. Hướng dẫn giải a) Bỏ đá vào cốc nước thì nước trong cốc lạnh dần: Nhiệt độ của nước giảm dần do đã truyền bớt nhiệt năng cho cục đá, nhiệt độ của đá tăng dần (đá tan dần) vì đã nhận thêm được nhiệt năng từ nước. b) Khi xoa hai tay vào nhau thì tay nóng lên vì các hạt cấu trúc, phân tử, nguyên tử trong tay chúng ta dao động nhiều hơn, chuyển động nhanh hơn làm tăng nhiệt năng. c) Do ngọn lửa có năng lượng nhiệt lớn nên truyền nhiệt lượng cho hai bàn tay làm chúng nóng lên. Câu 6. Tại sao về mùa đông, đi trên sàn nhà lát gạch men lại thấy chân bị lạnh hơn phòng lát gỗ? Hướng dẫn giải Vì gạch dẫn nhiệt tốt hơn gỗ, khi chân ta chạm xuống sàn, sàn gạch trao đổi nhiệt nhanh hơn sàn gỗ. Do vậy chân mất nhiệt lượng nhanh hơn, tạo cảm giác lạnh. Câu 7. Vì sao khi đun nóng các chất lỏng lại cần đun từ phía dưới? Hướng dẫn giải Vì khi đun nóng từ phía dưới, phần chất lỏng ở phía dưới nóng lên trước sẽ đi lên trên tạo thành dòng đối lưu, phần chất lỏng bên trên đi xuống dưới và được truyền nhiệt. Như vậy cả khối chất lỏng sẽ được đun nóng đều. Câu 8. Vì sao khi đi trên sa mạc, các nhà lữ hành thường quấn quanh mình những chiếc áo to và dài? Hướng dẫn giải Vì như vậy sẽ che kín cơ thể, tránh tiếp xúc với bức xạ có cường độ lớn ở sa mạc. Câu 9. Giải thích tại sao tường và kính cửa sổ của những ngôi nhà ở xứ lạnh thường thiết kế ở giữa có một lớp bọt polystyrene hoặc không khí và trong khoảng không gian mái nhà thường ngăn bởi một lớp nỉ hoặc sợi thủy tinh dày khoảng 10 cm như hình bên dưới.
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 3 Hướng dẫn giải Vì bọt polystyrene, không khí, nỉ, sợ thủy tinh là những vật liệu dẫn nhiệt kém sẽ tránh cho không khí trong ngôi nhà trao đổi nhiệt với bên ngoài để giữ ấm. Câu 10. Giải thích nguyên tắc hoạt động của băng kép sử dụng làm rơ-le tự ngắt trong bàn là ở hình bên dưới. Hướng dẫn giải Khi sợi đốt nung nóng mặt bàn là đến nhiệt độ cao, băng kép nóng lên, cong về phía lá thép, đẩy tiếp điểm lên cao làm sạch mạch điện bị hở, không còn dòng điện đi qua sợi đốt. Câu 11. Giải thích vì sao mùa đông áo bông giữ ấm được cơ thể? Hướng dẫn giải Vì bông xốp bên trong áo bông có chứa không khí mà không khí dẫn nhiệt kém nên hạn chế sự dẫn nhiệt từ cơ thể ra ngoài. Câu 12. Một bàn gỗ và một bàn nhôm có cùng nhiệt độ. Khi sờ tay vào mặt bàn ta cảm thấy mặt bàn nhôm lạnh hơn mặt bàn gỗ. Tại sao? Hướng dẫn giải Khi sờ tay vào mặt bàn ta cảm thấy mặt bàn nhôm lạnh hơn mặt bàn gỗ vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn gỗ nên khi sờ vào bàn nhôm ta mất nhiệt lượng nhiều hơn khi ta sờ tay vào bàn gỗ. Câu 13. Tại sao khi đun nước bằng ấm nhôm và bằng ấm đất trên cùng một bếp lửa thì nước trong ấm nhôm chóng sôi hơn? Hướng dẫn giải Vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn đất. Nên khi đun nước bằng ấm nhôm thì nhiệt từ ngọn lửa truyền đến nước tốt hơn khi đun bằng ấm đất. Do dó nước trong ấm nhôm sôi nhanh hơn. Câu 14. Nguời ta thường thả đèn trời trong các dịp lễ hội, đó là một khung nhẹ hình trụ được bọc vải hoặc giấy, phía duới treo một ngọn đèn (hoặc một vật tẩm dầu dễ cháy) (hình bên dưới). Tại sao khi đèn (hoặc vật tẩm dầu) được đốt lên thì đèn trời có thể bay lên cao?
HỌC SINH GIỎI KHOA HỌC TỰ NHIÊN 8 – VẬT LÍ Trang | 4 Hướng dẫn giải Vì khi đốt ngọn đèn ở phía dưới thì nó sẽ làm không khí trong đèn trời nóng lên và nở ra. Do đó trọng lượng riêng của không khí bên trong đèn trời sẽ giảm, và nhỏ hơn trọng lượng riêng không khí bên ngoài. Điều này làm cho đèn trời bay lên cao. Câu 15. Tại sao mùa hè người ta thường chọn mặc áo trắng hơn là mặc áo đen? Hướng dẫn giải Vì các vật có màu sáng ít hấp thụ các tia nhiệt hơn nên mặc áo trắng vào mùa hè sẽ giảm khả năng hấp thụ các tia nhiệt làm cho ta có cảm giác mát mẻ hơn. Câu 16. Hằng ngày Trái Đất nhận rất nhiều nhiệt năng truyền đến từ Mặt Trời. Nhiệt năng từ Mặt Trời truyền xuống Trái Đất bằng cách nào? Hướng dẫn giải Bức xạ nhiệt. Nhiệt năng từ mặt trời truyền xuống Trái Đất phải đi qua một vùng chân không, ở đây không thể truyền nhiệt bằng hình thức đối lưu được. Và Mặt Trời ở rất xa Trái đất nên cũng không truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt được. Câu 17. Tại sao các bể chứa xăng của các xe chở xăng dầu thường được sơn phủ một lớp nhũ màu trắng bạc? Hướng dẫn giải Vì các màu sáng (trắng bạc) hấp thụ nhiệt do bức xạ rất ít. Các xe này lưu thông trên đường nên có rất nhiều ánh sáng mặt trời (tia bức xạ nhiệt) chiếu vào nó. Nếu được sơn màu tối thì nó hấp thụ nhiệt nhiều dẫn đến bình xăng có nhiệt độ cao và dễ gây cháy nổ. Do vậy các bình xăng phải được sơn màu sáng để hạn chế việc hấp thụ nhiệt. Câu 18. Về mùa hè ở một số nước Châu Phi rất nóng, người ta thường mặc quần áo trùm kín cả người, còn ở nước ta về mùa hè người ta lại thường mặc quần áo ngắn. Tại sao? Hướng dẫn giải Mùa hè, ở nhiều nước châu Phi nhiệt độ ngoài trời cao hơn nhiệt độ cơ thể do đó cần mặc áo trùm kín để hạn chế sự truyền nhiệt từ không khí vào cơ thể. Còn ở nước ta về mùa hè, môi trường xung quanh vừa ẩm vừa có nhiệt độ thường thấp hơn lớp không khí tiếp xúc với da. Vì vậy người ta thường mặc áo ngắn, mỏng để da dễ dàng tiếp xúc với không khí mát hơn ở xung quanh và tạo điều kiện thuận lợi cho việc bay hơi mồ hôi để giải phóng bớt nhiệt lượng ra môi trường. Câu 19. Ở hình bên dưới, mũi tên màu đỏ chỉ hướng chuyển động của dòng khí có nhiệt độ cao hơn dòng khí chuyển động theo mũi tên màu xanh. Dàn lạnh của tủ lạnh này nằm ở phía trên hay phía dưới? Vì sao?