Bài 38: Sự chuyển thể của các chất

Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy.

Nước đá ở trạng thái rắn bị tan chảy chuyển sang trạng thái lỏng ở điều kiện nhiệt độ \(T>0^oC\)

2.1.1. Thí nghiệm.

• Khảo sát quá trình nóng chảy và đông đặc của các chất rắn ta thấy :

  • Mỗi chất rắn kết tinh có một nhiệt độ nóng chảy xác định ở mỗi áp suất cho trước.

  • Các chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

  • Đa số các chất rắn, thể tích của chúng sẽ tăng khi nóng chảy và giảm khi đông đặc.

  • Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn thay đổi phụ thuộc vào áp suất bên ngoài.

2.1.2. Nhiệt nóng chảy.

• Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy : \(Q=\lambda .m\)

• Với \(\lambda\) là nhiệt nóng chảy riêng phụ thuộc vào bản chất của chất rắn nóng chảy, có đơn vị là J/kg.

2.1.3. Ứng dụng.

• Nung chảy kim loại để đúc các chi tiết máy, đúc tượng, chuông, luyện gang thép.

2.2.1. Thí nghiệm.

• Đổ một lớp nước mỏng lên mặt đĩa nhôm. Thổi nhẹ lên bề mặt lớp nước hoặc hơ nóng đĩa nhôm, ta thấy lớp nước dần dần biến mất. Nước đã bốc thành hơi bay vào không khí.

• Đặt bản thuỷ tinh gần miệng cốc nước nóng, ta thấy trên mặt bản thuỷ tinh xuất hiện các giọt nước. Hơi nước từ cốc nước đã bay lên đọng thành nước.

• Làm thí nghiệm với nhiều chất lỏng khác ta cũng thấy hiện tượng xảy ra tương tự.

• Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ở bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi. Quá trình ngược lại từ thể khí sang thể lỏng gọi là sự ngưng tụ. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì và luôn kèm theo sự ngưng tụ.

2.2.2. Hơi khô và hơi bão hoà.

• Xét không gian trên mặt thoáng bên trong bình chất lỏng đậy kín :

• Khi tốc độ bay hơp lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi trên bề mặt chất lỏng là hơi khô.

• Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, hơi ở phía trên mặt chất lỏng là hơi bảo hoà có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bảo hoà.

• Áp suất hơi bảo hoà không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt, nó chỉ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.

2.2.3. Ứng dụng.

• Sự bay hơi nước từ biển, sông, hồ, … tạo thành mây, sương mù, mưa, làm cho khí hậu điều hoà và cây cối phát triển.

• Sự bay hơi của nước biển được sử dụng trong ngành sản xuất muối.

• Sự bay hơi của amôniac, frêôn, … được sử dụng trong kỉ thuật làm lạnh.

• Ví dụ về sự bay hơi và sự ngưng tụ

Khi đạt đến nhiệt độ 100⁰C nước bắt đầu bay hơi (sự chuyển thể từ lỏng sang khí của chất lỏng)​

Khi đêm xuống nhiệt độ trong không khí giảm, hơi nước trong không khí ngưng tụ lại thành những giọt sương.

Sự chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi.

2.3.1. Thí nghiệm.

• Làm thí nghiệm với các chất lỏng khác nhau ta nhận thấy :

  • Dưới áp suất chuẩn, mỗi chất lỏng sôi ở một nhiệt độ xác định và không thay đổi.

  • Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất chất khí ở phía trên mặt chất lỏng. Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao.

2.3.2. Nhiệt hoá hơi.

• Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi gọi là nhiệt hoá hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi : \(Q=L.m\).

• Với L là nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng bay hơi, có đơn vị là J/kg.

Bài 1: 

Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở \(0^oC\) để chuyển nó thành nước ở \(20^oC\). Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là \(3,4.10^5\) J/kg và nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/(kg.K).

Hướng dẫn giải:

Ta có:

• Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước đá ở  ở \(0^oC\) để chuyển nó thành nước ở \(0^oC\):

             \(Q_0 = \lambda .m\)

• Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước ở \(0^oC\) để chuyển nó thành nước ở \(0^oC\):

           \(Q_1 = cm (t_1 - t_o)\)

• Nhiệt lượng tổng cộng cung cấp cho 4kg nước đá ở ở \(0^oC\) để chuyển nó thành nước ở \(20^oC\) là

 \(Q = Q_0 + Q_1\Rightarrow Q = \lambda m + cm (t_1 - t_o)\)
\(= 3,4.10^5.4 + 4180.4.(20 - 0) = 1694400 J = 1694kJ\)

Bài 2:

Câu nào dưới đây không đúng khi nói về sự nóng chảy của các chất rắn?

A. Mỗi chất rắn kết tinh nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đổi ứng với một áp suất bên ngoài xác định.

B. Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn kết tinh phụ thuộc áp suất bên ngoài.

C. Chất rắn kết tinh nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.

D. Chất rắn vô định hình cũng nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.

Hướng dẫn giải:

• Các chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

⇒ Chọn D

Qua bài giảng Sự chuyển thể của các chất này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :

• Định nghĩa và nêu được các đặc điểm của sự nóng chảy và sự đông đặc, sự bay hơi và sự ngưng tụ.

• Phân biệt được hơi khô và hơi bão hòa.

• Định nghĩa và nêu được đặc điểm của sự sôi.

• Áp dụng được công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn và công thức tính nhiệt hóa hơi của chất lỏng để giải các bài tập đã cho trong bài.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 38 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng khối lượng 100g ở nhiệt độ 20^oC để nó hóa lỏng ở 658^oC. Nhôm có nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.10⁵ J/kg và nhiệt dung riêng  là 896J/(kg.K).

  • A. 94,165 kJ
  • B. 95,165 kJ
  • C. 96,165 kJ
  • D. 97,165 kJ

• Câu 2:

  Câu nào dưới đây không đúng khi nói về sự nóng chảy của các chất rắn?

  • A. Mỗi chất rắn kết tinh nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đổi ứng với một áp suất bên ngoài xác định.
  • B. Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn kết tinh phụ thuộc áp suất bên ngoài.
  • C. Chất rắn kết tinh nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.
  • D. Chất rắn vô định hình cũng nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.

• Câu 3:

  Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0^oC để chuyển nó thành nước ở 20^oC. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.10⁵ J/kg và nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/(kg.K).

  • A. 1994 kJ
  • B. 1694 kJ
  • C. 1894 kJ
  • D. 1794 kJ

• Câu 4:

  Nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.10⁶J/kg. Câu nào dưới đây đúng?

  • A. Một lượng nước bất kì cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J để bay hơi hoàn toàn.
  • B. Mỗi kilôgam nước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J để bay hơi hoàn toàn.
  • C. Mỗi kilôgam nước sẽ tỏa ra một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J khi bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.
  • D. Mỗi kilôgam nước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶J để bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi và áp suất chuẩn.

• Câu 5:

  2kg nước đã ở nhiệt độ 0^oC cần nhiệt lượng cung cấp là bao nhiêu để chuyển lên nhiệt độ 60^oC biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgK, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.10⁵ J/kg.K.

  • A. 1,132.10⁶(J) 
  • B. 1,132.10⁵(J) 
  • C. 1,132.10⁴(J) 
  • D. 1,132.10³(J) 

• Câu 6:

  Lượng nước sôi có trong một chiếc ấm có khối lượng m = 300 g. Đun nước tới nhiệt độ sôi, dưới áp suất khí quyển bằng 1atm. Cho nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.10⁶ J/kg. Nhiệt lượng cần thiết để có m’ = 100 g nước hóa thành hơi là 

  • A. 690 kJ.
  • B. 230 kJ.
  • C.  460 kJ. 
  • D.  320 kJ.

• Câu 7:

  Trong thời gian sôi của một chất lỏng, ở áp suất chuẩn 

  • A. chỉ có quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ở bên trong chất lỏng.
  • B. nhiệt độ của chất lỏng không đổi.
  • C. chỉ có quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ở trên bề mặt chất lỏng. 
  • D. nhiệt độ của chất lỏng tăng.

Câu 8- Câu 20: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 38 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 3 trang 278 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 4 trang 278 SGK Vật lý 10 nâng cao

Bài tập 38.1 trang 91 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.2 trang 91 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.3 trang 91 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.4 trang 92 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.5 trang 92 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.6 trang 92 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.7 trang 92 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.8 trang 92 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.9 trang 92 SBT Vật lý 10

Bài tập 38.10 trang 93 SBT Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!