Phân loại và phương pháp giải bài tập phần nhiệt học vật lí 10 THPT luận văn tốt nghiệp đại học

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA VẬT LÝ

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÍ 10 THPT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS. Mai V¨n Lu
Sinh viên thực hiện

: NguyÔn ThÞ Hoa

Lớp

: 48A - Vật lý

Vinh - 2011


2

LỜI CẢM ƠN
Khóa luận này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Mai
Văn Lưu, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo, người đã đặt đề
tài, hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Vật lý,
Trường Đại Học Vinh đã tạo điều kiện, giúp đỡ em trong thời gian học tập và

nghiên cứu và đóng góp những ý kiến cho nội dung của khóa luận. Em xin được
cảm ơn thầy giáo, TS. Nguyễn Văn Phú và cô giáo, ThS. Đỗ Thanh Thùy - các
thầy, cô đã đọc và góp ý cho nội dung của đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bạn bè, người thân trong gia đình đã
quan tâm, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả
Nguyễn Thị Hoa

MỤC LỤC


3

Trang
Lời cảm ơn
Mục lục
Mở đầu
Chương 1. Tóm tắt lí thuyết cơ bản phần “Nhiệt học” – vật lí 10 THPT
1.1 Chất khí
1.1.1 Những cơ sở của thuyết động học phân tử chất khí
1.1.1.1 Thuyết động học phân tử
1.1.1.2 Mẫu khí lí tưởng
1.1.1.3 Trạng thái của một lượng khí
1.1.2 Các định luật thực nghiệm và phương trình trạng thái của khí lí tưởng
1.1.2.1 Định luật Bôilơ – Mariốt (Quá trình đẳng nhiệt T = const )
1.1.2.2 Định luật Sác-lơ (Quá trình đẳng tích V = const)
1.1.2.3 Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
1.1.2.4 Phương trình Clapêrôn – Menđêlêép

1.1.2.5 Định luật Đan-tôn cho hỗn hợp khí (không có tương tác hóa học
1.2 Chất rắn. Chất lỏng. Sự chuyển thể
1.2.1 Chất rắn
1.2.1.1 Phân loại chất rắn
1.2.1.2 Biến dạng của vật rắn
1.2.2 Chất lỏng
1.2.3 Sự chuyển thể
1.3 Cơ sở của nhiệt động lực học (NĐLH)
1.3.1 Nội năng
1.3.2 Nguyên lí I của nhiệt động lực học
1.3.2.1 Phát biểu
1.3.2.2 Áp dụng nguyên lí I NĐLH cho các quá trình của khí lí tưởng
1.3.3 Nguyên lí II nhiệt động lực học
1.3.3.1 Phát biểu
1.3.3.2 Động cơ nhiệt
1.3.3.3 Máy (làm) lạnh

i
1
3
3
3
3
4
4
6
6
7
8
8

9
9
9
9
9
10
11
12
12
13
13
13
14
14
14
14

1.4 Kết luận chương 1
Chương 2. Phân loại và phương pháp giải bài tập vật lí phần “Nhiệt học” –

14

Vật lí 10 THPT
2.1 Phân loại bài tập vật lí
2.1.1 Dựa vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải
2.1.2 Dựa vào mức độ khó
2.2 Phương pháp chung giải bài tập vật lí
2.3 Phân loại và phương pháp giải bài tập phần “Nhiệt học”
2.3.1 Bài tập định tính
2.3.1.1 Phương pháp giải

2.3.1.2 Một số bài tập định tính
a. Bài tập định tính phần chất khí

16
16
16
16
17
18
18
18
18
18


4

b. Bài tập định tính phần chất rắn, chất lỏng, sự chuyển thể
c. Bài tập định tính phần các cơ sở của nhiệt động lực học
2.3.2 Bài tập định lượng
2.3.2.1 Phương pháp giải
2.3.2.2 Một số bài tập định lượng
a. Bài tập định lượng phần chất khí
b. Bài tập định lượng phần chất rắn, chất lỏng, sự chuyển thể
c. Bài tập định lượng phần các cơ sở của nhiệt động lực học
2.3.3 Bài tập đồ thị
2.3.3.1 Phương pháp giải
2.3.3.2 Một số bài tập đồ thị
2.3.4 Bài tập thí nghiệm
2.3.4.1 Phương pháp giải

2.3.4.2 Một số bài tập thí nghiệm
2.3.5 Bài tập trắc nghiệm khách quan
2.3.5.1 Phương pháp giải
2.3.5.2 Một số bài tập trắc nghiệm
2.4 Kết luận chương 2
Kết luận chung
Tài liệu tham khảo
Phụ lục 1. Bài tập định tính
Phụ lục 2. Bài tập định lượng
Phụ lục 3. Bài tập đồ thị
Phụ lục 4. Bài tập thí nghiệm

21
23
24
24
25
25
28
33
36
37
37
40
40
41
42
42
42
49

50
51
P.1
P.5
P.12
P.15


5

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Vật lí là nền tảng, là cơ sở của nhiều ngành khoa học kỹ thuật và công nghệ quan
trọng. Sự phát triển của khoa học Vật lí có sự gắn bó chặt chẽ và tác động qua lại với sự
tiến bộ của Khoa học công nghệ. Trong dạy học Vật lí có vai trò quan trọng trong việc
thực hiện mục tiêu của giáo dục THPT. Đối với HS Vật lí có vai trò quan trọng trong
việc rèn luyện tư duy logic và tư duy biện chứng, giúp HS hình thành niềm tin khoa học
đối với tự nhiên cũng như khả năng nhận thức của con người. Vì vậy khi HS học tốt
môn Vật lí thì có thể đối chiếu, so sánh những khái niệm, định luật, mô hình Vật lí –
những sản phẩm sáng tạo của trí tuệ con người với thực tiễn khách quan để nhận biết
bản chất của chúng. Biết chúng được sử dụng để miêu tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ
nào của hiện thực khách quan cũng như giới hạn phản ánh đến đâu.
Vật lí là một môn khoa học tự nhiên vì vậy để học tốt môn Vật lí không chỉ đơn
thuần nắm vững lý thuyết mà còn phải biết thực hành vận dụng vào cuộc sống và có
thể tính toán, đo đạc các đại lượng phổ biến cũng như giải quyết được các bài toán mà
thực tế đặt ra. Muốn có được kết quả học tập tốt thì cần rất nhiều phương tiện hỗ trợ.
Trong đó bài tập Vật lí là một trong những phương tiện quan trọng đặc biệt đối với HS
THPT, giúp HS củng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức. Là phương tiện có tầm quan
trọng trong rèn luyện tư duy và bồi dưỡng phương pháp nhận thức khoa học của HS.
Là phương tiện rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức, liên hệ lý thuyết với thực tế,

học tập vào đời sống. Là phương tiện để kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng của HS
một cách chính xác. Ngoài ra, bài tập Vật lí còn giúp rèn luyện cho HS tinh thần tự
lập, tính kiên trì, tinh thần vượt khó, phát triển tính tư duy sáng tạo của HS.
Tuy nhiên, các em còn gặp nhiều khó khăn trong việc giải bài tập vật lí như:
không tìm được hướng giải quyết vấn đề, không vận dụng được lý thuyết vào việc giải


6

bài tập, không tổng hợp được kiến thức thuộc nhiều phần của chương trình đã học để
giải quyết một vấn đề chung, ... hay khi giải các bài tập thì thường áp dụng một cách
máy móc các công thức mà không hiểu rõ ý nghĩa vật lí của chúng.
Vì các lý do như vậy chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Phân loại và phương pháp
giải bài tập phần Nhiệt học - vật lí 10 THPT”. Với mong muốn góp phần hỗ trợ dạy
và học vật lí, đề tài này giúp cho những GV tương lai có một hệ thống bài tập logic,
sát thực với yêu cầu giảng dạy vật lí ở nhà trường phổ thông.
2. Mục đích nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu lý thuyết phần “Nhiệt học” chương trình vật lí 10 từ đó xây
dựng hệ thống bài tập hợp lý nhằm hỗ trợ hoạt động dạy và học của GV và HS. Giúp
HS có thể giải các bài tập từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp, củng cố và hiểu sâu
lý thuyết. Từ bài tập HS có thể liên hệ với thực tiễn để giải quyết các bài toán đơn giản
mà thực tế đặt ra.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng
- Nội dung, phương pháp giảng dạy vật lí THPT.
- Lý thuyết và bài tập phần “Nhiệt học” - vật lí 10 THPT.
+ Phạm vi nghiên cứu
- Phần “Nhiệt học” - vật lí 10 THPT.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc sử dụng bài tập vật lí trong dạy và học vật lý THPT.

- Nghiên cứu lý thuyết phần “Nhiệt học” vật lí 10.
- Nghiên cứu hệ thống bài tập hỗ trợ hoạt động dạy và học phần “Nhiệt học” vật lí 10.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu về phương pháp dạy học vật lí ở trường THPT.
- Nghiên cứu các vấn đề của giáo dục hiện nay và các phương pháp đổi mới
phương pháp giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng dạy và học vật lí THPT.
- Nghiên cứu lý thuyết phần nhiệt học chương trình vật lí 10.
- Nghiên cứu phần bài tập vận dụng và mở rộng kiến thức phần nhiệt học vật lí 10.
6. Đóng góp của luận văn
Đề tài góp phần hỗ trợ cho việc học tập và giảng dạy phần “Nhiệt học” - vật lí 10
THPT, là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành sư phạm vật lí.


7

Qua quá trình nghiên cứu đề tài giúp cho bản thân tôi nâng cao nhận thức về
phân loại và giải các bài tập vật lí phân tử và nhiệt học.
7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung
chính của luận văn gồm 2 chương:
Chương I: Tóm tắt lý thuyết cơ bản phần “Nhiệt học” – Vật lí 10 THPT.
Chương II: Phân loại và phương pháp giải bài tập phần “Nhiệt học” - vật lí 10 THPT.
Chương 1
TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN
PHẦN “NHIỆT HỌC” - VẬT LÍ 10 THPT
1.1 Chất khí
1.1.1 Những cơ sở của thuyết động học phân tử
1.1.1.1 Thuyết động học phân tử
Khi nghiên cứu chuyển động cơ học của một vật ta cần biết khối lượng và kích
thước của vật. Để nghiên cứu những hiện tượng nhiệt và những hiện tượng vật lí khác

thì biết được khối lượng của vật chưa đủ mà ta cần nghiên cứu cấu tạo của chúng.
Thuyết động học phân tử của các chất hay còn gọi là thuyết cấu tạo phân tử của
các chất có nội dung cơ bản như sau:
- Các chất được cấu tạo bởi một số rất lớn các hạt có kích thước rất nhỏ gọi là
phân tử. (Phân tử là những phần tử nhỏ nhất của các chất mà vẫn giữ được tính chất
hóa học của các chất này).
- Các phân tử cấu tạo nên các chất chuyển động hỗn loạn và không ngừng gọi là
chuyển động nhiệt. Chuyển động của các phân tử càng cao thì nhiệt độ của vật càng lớn.
- Giữa các phân tử có lực tương tác gọi là lực tương tác phân tử. Ở thể rắn và thể
lỏng, lực tương tác giữa một phân tử và các phân tử lân cận luôn là mạnh, giữ cho các
phân tử không đi ra xa mà chỉ dao động quanh một vị trí xác định. Nhờ đó chất rắn và
chất lỏng có thể tích xác định. Do có sự dời chỗ của các vị trí cân bằng nên chất lỏng
không có hình dạng xác định mà có thể chảy và luôn có hình dạng của phần bình chứa
nó. Ở chất khí, các phân tử rất xa nhau, khoảng cách giữa các phân tử lớn gấp hàng
chục lần kích thước của chúng. Ví dụ: Người ta đo và tính được kích thước phân tử
hiđrô vào khoảng 2.10-10m, từ thể tích mol người ta suy ra thể tích chia đều cho mỗi


8

phân tử khí trong điều kiện chuẩn là:
0,0224
= 37.10 −27 m 3 = (3,3.10 −9 m)3
23
6,02.10

Đó là thể tích một hình lập phương có cạnh là 3,3.10 -9m, tức là xấp xỉ 1,6 lần kích
thước phân tử.
Lực tương tác giữa các phân tử là rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn
hỗn loạn. Chất khí không có hình dạng và thể tích xác định mà luôn chiếm toàn bộ thể

tích của bình chứa và có thể nén được dễ dàng.
Chất khí có những tính chất đặc biệt như: bành trướng, dễ nén, có khối lượng
riêng nhỏ so với chất lỏng và chất rắn. Vì vậy thuyết động học phân tử dành cho chất
khí gọi là thuyết động học phân tử chất khí có nội dung như sau:
- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách
giữa chúng (đa số trường hợp có thể coi mỗi phân tử như một chất điểm).
- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này càng
nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao.
- Khi chuyển động các phân tử va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình. Khi
va chạm vào thành bình các phân tử tác dụng lực đẩy lên thành bình gây ra áp suất.
1.1.1.2 Mẫu khí lí tưởng
Để vận dụng thuyết động học phân tử vào việc nghiên cứu các tính chất của chất
khí. Trước hết cần phải hiểu rõ cấu tạo phân tử của chất khí, bên cạnh đó cần phải loại
bỏ những yếu tố không ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất của chất khí. Xuất phát từ đó mà
người ta xây dựng một mẫu khí bao gồm những đặc điểm cơ bản của chất khí gọi là
mẫu khí lí tưởng:
- Khí lí tưởng gồm một số rất lớn các phân tử có kích thước rất nhỏ (so với khoảng
cách trung bình giữa các phân tử), các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng.
- Lực tương tác giữa các phân tử chỉ đáng kể lúc va chạm.
- Sự va chạm lẫn nhau giữa các phân tử khí hay va chạm giữa phân tử khí với thành
bình tuân theo quy luật va chạm đàn hồi (nghĩa là không hao hụt động năng của phân tử).
Việc đơn giản hóa sự chuyển động của các phân tử trong chất khí rất thuận tiện
trong việc tính toán định lượng trong các đại lượng đặc trưng cho tính chất chất khí
như áp suất, nhiệt độ, các hiện tượng truyền trong chất khí, ...


9

1.1.1.3 Trạng thái của một lượng khí
Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng các đại lượng (gọi là thông số

trạng thái): áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T.
- Áp suất chất khí
Khi chuyển động các phân tử va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình. Khi
va chạm vào thành bình các phân tử tác dụng lực đẩy lên thành bình gây ra áp suất.
Theo quan điểm vĩ mô áp suất được định nghĩa bằng lực nén của khí tác dụng
vuông góc lên một đơn vị diện tích thành bình. Ta có:
p=

F
∆s

(1)

trong đó: p là áp suất chất khí,
F là lực nén vuông góc của khí với diện tích ∆s của thành bình.
Áp suất chất khí là một trong các đại lượng cơ bản đặc trưng cho tính chất của
chất khí. Ngoài ra chúng ta có thể sử dụng một công thức cơ bản của thuyết động học
phân tử của khí lí tưởng là:
p=

2
n.W
3

(2)

với: p là áp suất chất khí,
n là mật độ phân tử khí,
W là động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của một phân tử.

Công thức trên cho ta biết mối liên quan giữa tính chất vĩ mô của chất khí (áp
suất p) với giá trị trung bình của đại lượng đặc trưng cho chuyển động của các phân tử
chất khí (động năng trung bình W ).
- Đơn vị: trong hệ SI áp suất có đơn vị là

N
, ngoài ra còn có đơn vị là:
m2

+ atmotphe kỹ thuật (at). Với 1 at = 9,81.104

N
m2

+ atmotphe vật lí (atm) là áp suất gây nên bởi trọng lượng cột thủy ngân cao 760 mm.
+ Tor hay mmHg là áp suất gây ra bởi trọng lượng cột thủy ngân cao 1 mm.
1tor = 1mmHg = 133,322

N
m2

1atm = 760mmHg = 1,013.10 5

- Nhiệt độ

N
m2


10

Để đặc trưng cho độ nóng lạnh của vật người ta dùng khái niệm nhiệt độ. Thông
thường có thể hiểu là vật nóng hơn thì có nhiệt độ cao hơn, vật lạnh hơn thì có nhiệt độ
thấp hơn. Vật càng nóng thì có nhiệt độ càng cao, vật càng lạnh thì nhiệt độ của vật
càng thấp. Khi để hai vật (có nhiệt độ khác nhau) tiếp xúc với nhau thì có sự truyền
năng lượng từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Sự truyền năng
lượng chỉ dừng lại khi hai vật cùng ở trạng thái cân bằng nhiệt, nghĩa là chúng có nhiệt
độ bằng nhau. Khi đó động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của phân tử
trong mỗi vật bằng nhau. Vì lí do này mà người ta có thể chọn động năng trung bình
của chuyển động tịnh tiến của phân tử trong mỗi vật làm thước đo nhiệt độ của vật đó.
Theo quan điểm động học phân tử, nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho tính chất
vĩ mô của vật, thể hiện mức độ nhanh hay chậm của chuyển động hỗn loạn của các
phân tử cấu tạo nên vật đó.
2
θ= W
3

(3)

Với quan niệm trên thì đơn vị của nhiệt độ phải đo bằng đơn vị năng lượng nhưng
do sự bất tiện trong việc sử dụng và do thói quen nên thực tế thường dùng đơn vị khác
để làm đơn vị đo nhiệt độ. Một số đơn vị nhiệt độ thường dùng:
+ Nhiệt độ t trong thang nhiệt giai Celsius kí hiệu oC. Với 0oC ứng với nhiệt độ
của nước đá đang tan và 100oC ứng với nhiệt độ của hơi nước đang sôi.
+ Nhiệt độ trong thang nhiệt giai Ken-vin kí hiệu là K.
Mỗi thang độ trong nhiệt giai Ken-vin bằng mỗi thang độ trong nhiệt giai Celsius:
0K = - 273oC, T = 273 + t.
T = 0K được gọi là độ không tuyệt đối và nhiệt giai Ken-vin được gọi là nhiệt
giai tuyệt đối.
+ Nhiệt độ TF tính theo nhiệt giai Fahrenheit và nhiệt độ t tính theo nhiệt giai Celsius.

TF =

9
t + 32 o
5

(4)

Vì ý nghĩa vật lí của nhiệt độ gắn liền với động năng trung bình của chuyển
động tịnh tiến của phân tử nên nhiệt độ có tính chất thống kê. Không thể nói nhiệt độ
của một phân tử hay của một số ít phân tử cũng như không thể nói phân tử “nóng” hay
phân tử “lạnh”. Ở những nơi có một số rất ít phân tử khí thì cũng không thể đặt vấn đề
đo nhiệt độ của khí ở những nơi đó được.


11

1.1.2 Các định luật thực nghiệm và phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Quá trình biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác gọi là quá trình biến đổi
trạng thái. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó giữ một thông số không đổi gọi là
đẳng quá trình.
1.1.2.1 Định luật Bôilơ – Mariốt (Quá trình đẳng nhiệt T=const )
- Nội dung: Với một khối lượng khí xác định, ở nhiệt độ không đổi thì áp suất của
chất khí tỉ lệ nghịch với thể tích: p.V = Const
- Đường đẳng nhiệt: Trong hệ tọa độ (p,V) đường đẳng nhiệt là một đường hypebol.

Hình 1. Họ đường đẳng nhiệt

1.1.2.2 Định luật Sác-lơ (Quá trình đẳng tích V = const)
- Nội dung: Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào

nhiệt độ t của khí như sau:
p = p 0 (1 + γt )

γ gọi là hệ số tăng áp đẳng tích, có giá trị như nhau với mọi chất khí và bằng
Đối với thang nhiệt độ K:

(5)
1
độ-1.
273

p
p
= o = const trong quá trình đẳng tích áp suất của
T 273

một lượng khí xác định tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối.
- Đường đẳng tích:
+ Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích là một đường thẳng mà khi kéo dài sẽ đi
qua gốc tọa độ (hình 2).
+ Trong hệ tọa độ (p,t) đường đẳng tích là một đường thẳng mà khi kéo dài sẽ gặp
nhau tại điểm (0,-273) nằm trên trục Ot (hình 3).
+ Trong hệ tọa độ (p,V) đường đẳng tích là đường song song với trục tung (hình 4).


12

Hình 2. Họ đường đẳng tích trong hệ trục
(p,T)

Hình 3. Họ đường đẳng tích trong hệ trục
(p,t)

Hình 4. Đường đẳng tích trong hệ trục (p,V)

1.1.2.3 Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Từ hai định luật Bôilơ – Mariôt và Sac-lơ ta dễ dàng có được phương trình trạng
thái của khí lí tưởng:
p1V1 p 2V2
=
= ... Hay
T1
T2

p.V
= const
T

(6)

- Định luật Gay Luy-xác: Trong quá trình đẳng áp (p = const) thể tích của lượng
khí xác định tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối.
V
V
V
= const hay 1 = 2 = ....
T1 T2
T

(7)

- Đường đẳng áp: Trong hệ tọa độ (p,V) đường đẳng áp là đường song song với trục
hoành (hình 5).


13
Hình 5. Đường đẳng áp trong hệ trục (p,V)

1.1.2.4 Phương trình Clapêrôn – Menđêlêép
p.V m
= .R
T
µ

(8)

Trong đó: µ là khối lượng mol (kg/m3),
R = 8,31 J/mol.K là hằng số chất khí.
ν =

m
là số mol chứa trong lượng khí ta xét.
µ
m
→ p.V = ν .R.T = .R.T
µ

(9)

Nếu µ tính bằng g/mol thì khối lượng m tính bằng g.

1.1.2.5 Định luật Đan-tôn cho hỗn hợp khí (không có tương tác hóa học)
n

p = p1 + p 2 + ... + p n = ∑ pi

(10)

i =1

Với p1, p2, …, pn là áp suất riêng phần của từng lượng khí trong hỗn hợp.
1.2 Chất rắn. Chất lỏng. Sự chuyển thể
1.2.1 Chất rắn
1.2.1.1 Phân loại chất rắn
Các chất rắn được phân thành hai loại: kết tinh và vô định hình.
- Chất rắn kết tinh có cấu trúc tinh thể, do đó có dạng hình học và nhiệt độ nóng
chảy (hoặc đông đặc) xác định. Tinh thể được cấu trúc bởi các hạt (nguyên tử, phân tử,
ion) liên kết chặt với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự xác
định, trong đó mỗi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.
- Chất rắn kết tinh có thể là đơn tinh thể hoặc đa tinh thể. Chất rắn đơn tinh thể
có tính dị hướng, còn chất rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng.
- Chất rắn vô định hình không có cấu trúc tinh thể, do đó không có cấu trúc hình học
xác định, không có nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) xác định và có tính đẳng hướng.
1.2.1.2 Biến dạng của vật rắn
- Biến dạng cơ: là sự thay đổi kích thước và hình dạng của vật rắn do tác dụng
của ngoại lực. Tùy thuộc độ lớn của lực tác dụng, biến dạng của vật rắn có thể là đàn
hồi hoặc không đàn hồi.
+ Định luật Húc về biến dạng đàn hồi (kéo hoặc nén):


14

Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối kéo hay nén của thanh rắn tiết diện
đều tỉ lệ thuận với ứng suất σ (ứng suất kéo) gây ra nó:
∆l
= ασ
l0

(11)

với α là hệ số tỉ lệ phụ thuộc chất liệu của thanh rắn.
+ Lực đàn hồi: Fđh = k .∆l với: k = E
trong đó E =

S
lo

(12)

1
là suất đàn hồi (hay áp suất Y-âng) đặc trưng cho tính đàn hồi của
α

thanh rắn, đơn vị đo là Pa; k là độ cứng (hệ số đàn hồi) của thanh rắn phụ thuộc chất
liệu và kích thước của thanh. Đơn vị đo là N/m.
+ Giới hạn bền của thanh rắn:
σb =

Fh
S

(13)

với S là tiết diện của thanh và Fh là giới hạn của lực kéo làm thanh rắn bị đứt. Đơn vị
đo σb cũng là Pa.
Khi chịu tác động của lực F thanh rắn phải có tiết diện ngang S sao cho ứng suất
σ=

F
nhỏ hơn n lần giới hạn bền σb .
S

- Biến dạng nhiệt:
+ Sự nở vì nhiệt của vật rắn là sự tăng kích thước của vật rắn khi nhiệt độ tăng do
bị nung nóng.
Độ nở dài của thanh rắn tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆t và độ dài bề mặt ban đầu lo
của thanh đó :

∆ l = l − l0 = α lo ∆ t

(14)

với α là hệ số nở dài.
Độ dài l và thể tích V của vật rắn phụ thuộc nhiệt độ t theo quy luật:
l = l 0 (1 + αt ).

(15)

V = V0 (1 + βt )

(16)

với β = 3.α là hệ số nở khối.
1.2.2 Chất lỏng
- Lực căng bề mặt của chất lỏng có phương tiếp tuyến với mặt thoáng và vuông


15

góc với đường giới hạn mặt thoáng, có chiều sao cho tác dụng của lực này làm giảm
diện tích mặt thoáng và có độ lớn F tỉ lệ với độ dài l của tổng chu vi các đường giới
hạn mặt thoáng của chất lỏng :
F = σ .l

(17)

trong đó σ là hệ số căng bề mặt (hay suất căng bề mặt) có độ lớn phụ thuộc bản chất
và nhiệt độ của chất lỏng.
- Hiện tượng dính ướt: Là hiện tượng chất lỏng bị loang ra vì lực hút giữa các
phân tử chất rắn với các phân tử chất lỏng mạnh hơn lực hút giữa các phân tử chất
lỏng với nhau.
- Hiện tượng không dính ướt: là hiện tượng chất lỏng vo lại thành khối vì lực hút
giữa các phân tử chất rắn với các phân tử chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các phân tử
chất lỏng với nhau.
- Hiện tượng mao dẫn: là hiện tượng dâng lên (hay hạ xuống) của mực chất lỏng
ở bên trong các ống có bán kính trong rất nhỏ, trong các vách hẹp, khe hẹp, các vật
xốp so với mực chất lỏng ở ngoài bình rộng.
Độ chênh lệch mực chất lỏng do mao dẫn:
h=

4.σ

ρ .g.d

(18)

1.2.3 Sự chuyển thể
- Sự nóng chảy: là quá trình biến đổi từ thể rắn sang thể lỏng.
Nhiệt nóng chảy riêng (λ) là nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn
toàn một đơn vị khối lượng của một chất rắn kết tinh ở nhiệt độ nóng chảy:
Q = λ.m

(19)

- Sự đông đặc: là quá trình biến đổi từ thể lỏng sang thể rắn.
- Sự hóa hơi: là quá trình biến đổi từ thể lỏng sang thể khí ở mặt thoáng khối lỏng.
Nhiệt hóa hơi L là nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng để
nó chuyển thành hơi ở một nhiệt độ xác định.
Q = L.m

(20)

- Sự ngưng tụ là quá trình biến đổi từ thể khí sang thể lỏng.
- Hơi bão hòa là hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nó. Áp suất hơi
bão hòa không thụ thuộc thể tích hơi.


16

- Nhiệt độ tới hạn: đối với mỗi chất tồn tại một nhiệt độ gọi là nhiệt độ tới hạn. Ở
nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của mỗi chất, thì chất đó chỉ tồn tại ở thể khí và
không thể hóa lỏng khí đó bằng cách nén.

- Sự sôi: là quá trình hóa hơi xảy ra không chỉ ở mặt thoáng khối lỏng mà còn từ
trong lòng khối lỏng.
Dưới áp suất ngoài xác định, chất lỏng sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão
hòa của chất lỏng bằng áp suất ngoài tác dụng lên mặt thoáng khối lỏng.
Trong quá trình sôi nhiệt độ của khối chất lỏng không đổi.
- Độ ẩm tuyệt đối là đại lượng có giá trị bằng khối lượng hơi nước tính ra gam
chứa trong 1m3 không khí (a).
- Độ ẩm cực đại ở một nhiệt độ nào đó là đại lượng có giá trị bằng khối lượng
tính ra gam của hơi nước bão hòa chứa trong 1 m3 không khí ở nhiệt độ ấy (A).
- Độ ẩm tỉ đối (tương đối):

f =

a
A

(21)

- Điểm sương: nhiệt độ mà tại đó hơi nước trong không khí trở thành bão hòa.
1.3 Cơ sở của nhiệt động lực học (NĐLH)
1.3.1 Nội năng
- Khái niệm: Trong nhiệt động lực học, nội năng bao gồm tổng động năng chuyển
động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa các phân tử đó.
Nội năng của một vật phụ thuộc nhiệt độ và thể tích:

U = f (T ,V )

- Nội năng của khí lý tưởng chỉ bao gồm tổng động năng chuyển động hỗn loạn
của các phân tử có trong khí đó, nó chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của khí:
U = f (T )

(22)

- Có thể thay đổi nội năng bằng các quá trình thực hiện công và truyền nhiệt.
+ Quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa năng lượng từ cơ năng sang nội
năng. Và công chính là số đo phần năng lượng được chuyển hóa trong quá trình đó.
Công nhận được trong quá trình đẳng áp được tính bằng công thức:
A = p(V1 − V2 ) = − p.∆V

(23)

Trong hệ tọa độ (p,V) công được thể hiện bằng diện tích giới hạn bởi đoạn đường
cong biểu diễn quá trình, trục hoành, hai đường thẳng song song với trục tung ứng với
thể tích đầu và cuối của khí (hình 6).


17

Hình 6. Công trong hệ trục (p,V)
+ Quá trình truyền nhiệt có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác, không có

sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
Nhiệt lượng: là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt.
Q = ∆U

(24)

Nhiệt lượng Q mà vật thu hay tỏa ra khi nhiệt độ của nó thay đổi một lượng ∆t
được tính bằng công thức:
Q = m.c.∆t

(25)

với c là nhiệt dung riêng của chất, có đơn vị J/kg.K
1.3.2 Nguyên lí I của nhiệt động lực học
1.3.2.1 Phát biểu: Độ biến thiên nội năng ∆U của hệ bằng tổng đại số nhiệt lượng và
công mà hệ nhận được:
∆U = Q + A

(26)

- Qui ước dấu: ∆U > 0: nội năng tăng, ∆U < 0: nội năng giảm
Q > 0: hệ nhận nhiệt lượng
Q < 0: hệ truyền nhiệt cho vật khác, tỏa một lượng nhiệt |Q|.
A > 0: hệ nhận công, A < 0: hệ sinh công |A|.
Có thể phát biểu nguyên lí I theo cách khác: Nhiệt lượng truyền cho hệ làm tăng
nội năng của hệ và biến thành công mà hệ sinh ra.
Q = ∆U − A

hoặc Q = ∆U + A '

với

A' = −A

1.3.2.2 Áp dụng nguyên lí I NĐLH cho các quá trình của khí lí tưởng
- Quá trình đẳng tích: A = 0 → Q = ∆U với Q = m.cv .∆t (cv là nhiệt dung riêng
đẳng tích).
Trong quá trình đẳng tích nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ dùng để làm tăng nội
năng của khí.

18

- Quá trình đẳng áp: Q = ∆U − A với A = − p.∆V
Q = m.c p .∆t (cp là nhiệt dung riêng đẳng áp)

Trong quá trình đẳng áp một phần nhiệt lượng mà khí nhận được dùng để làm
tăng nội năng của khí, phần còn lại biến thành công mà khí sinh ra.
- Quá trình đẳng nhiệt: ∆U = 0 → Q = − A
Trong quá trình đẳng nhiệt toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết
sang công mà khí sinh ra.
- Chu trình là một quá trình mà trạng thái cuối của nó trùng với trạng thái đầu.
Tổng đại số nhiệt lượng mà hệ nhận được trong cả chu trình chuyển hết thành công mà
hệ sinh ra trong chu trình đó.
1.3.3 Nguyên lí II nhiệt động lực học
1.3.3.1 Phát biểu: “Nhiệt không tự nó truyền từ một vật sang vật nóng hơn”.
- Phát biểu khác: “Động cơ nhiệt không thể biến đổi toàn bộ nhiệt lượng nhận
được thành công cơ học”. Hoặc “Không có động cơ vĩnh cửu loại 2” (là loại động cơ
sinh công mà chỉ nhận nhiệt của một nguồn).
1.3.3.2 Động cơ nhiệt: là thiết bị biến đổi nhiệt lượng thành công (có sự chuyển hóa
nội năng thành cơ năng).
- Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt: Tác nhân nhận nhiệt lượng Q 1 từ
nguồn nóng có nhiệt độ T1, biến một phần thành công A, tỏa nhiệt còn lại Q 2 cho
nguồn lạnh có nhiệt độ T2.
- Hiệu suất của động cơ nhiệt là:
η=

A Q1 − Q2
=

Q1
Q1

(27)

- Hiệu suất cực đại của động cơ nhiệt lí tưởng - Định lí Các-nô:
η max =

T1 − T2
T1

(28)

1.3.3.3 Máy (làm) lạnh: là thiết bị dùng để lấy nhiệt lượng Q2 từ vật lạnh hơn (nguồn lạnh
T2) truyền sang vật khác nóng hơn (nguồn nóng T1) nhờ nhận công A từ các vật ngoài.
- Hiệu năng của máy lạnh:
ε=

Q2
Q2
=
A Q1 − Q2

(29)


19

Q1 là nhiệt lượng mà tác nhân tỏa ra cho nguồn nóng.
- Hiệu năng cực đại εmax của máy lạnh:

ε max =

T2
T1 − T2

(30)

1.4 Kết luận chương 1
Nội dung kiến thức phần Nhiệt học HS đã được làm quen trong chương trình vật
lí THCS (Vật lí lớp 8). Tuy nhiên, ở đây SGK cũng chỉ giới thiệu một số nội dung hết
sức cơ bản. Với cấp THPT, kiến thức phần Nhiệt học chủ yếu tập trung trong chương
trình vật lí lớp 10. Nội dung lý thuyết phần này đã được khóa luận trình bày tóm tắt
trong chương 1.
Để phân loại và có phương pháp giải tốt các bài tập phần Nhiệt học, trước hết cần
nắm được những kiến thức cơ bản về cấu tạo phân tử của vật chất, là nội dung cơ bản
của thuyết động học phân tử. Tìm hiểu cấu tạo phân tử của vật chất và vận dụng những
hiểu biết đó để giải thích những tính chất vĩ mô của vật chất liên quan đến chuyển
động của các phân tử là nhiệm vụ quan trọng trong việc dạy và học phần Nhiệt học.
Đây là sợi dây liên kết các nội dung với nhau. Quán triệt nhiệm vụ này trong dạy và
học phần Nhiệt học sẽ giúp ta nắm được nội dung cơ bản và tính hệ thống của nó.
Trên cơ sở những hiểu biết về cấu tạo phân tử của vật chất ta cần nắm được ý
nghĩa của những khái niệm cơ bản như áp suất, nhiệt độ, nội năng, nhiệt dung riêng ...
Mặt khác, người học cần nắm được ý nghĩa vật lí của các định luật và các nguyên lý của
Nhiệt học cũng như những ứng dụng và phạm vi ứng dụng của chúng trong thực tiễn.
Nội dung chương 1 là cơ sở lý thuyết để phân loại và giải các dạng bài tập Nhiệt
học. Vấn đề này sẽ được khóa luận trình bày chi tiết trong chương 2.


20

Chương 2
PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
BÀI TẬP VẬT LÍ PHẦN NHIỆT HỌC - VẬT LÍ 10 THPT
2.1 Phân loại và phương pháp chung giải bài tập vật lí
Có thể dựa vào các loại dấu hiệu khác nhau để phân loại bài tập vật lí, ví dụ dựa
vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải, dựa vào mức độ khó,.... Cụ thể,
cách phân loại bài tập vật lí như sau:
2.1.1. Dựa vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải
Có thể phân thành các loại như sau:
- Bài tập định tính:
+ Giải thích hiện tượng
+ Dự đoán hiện tượng xảy ra như thế nào, giải thích
- Bài tập định lượng:
+ Bài tập tính toán tập dượt
+ Bài tập tính toán tổng hợp
- Bài tập đồ thị:
+ Đọc đồ thị
+ Vẽ đồ thị
- Bài tập thí nghiệm: Bài tập cần làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết
hoặc tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. Có thể có dạng định tính hoặc
định lượng.
- Bài tập trắc nghiệm khách quan:
+ Câu hỏi đúng – sai
+ Ghép đôi
+ Câu hỏi nhiều lựa chọn (Thường là 4 phương án lựa chọn)
+ Điền khuyết (Trả lời ngắn)
2.1.2 Dựa vào mức độ khó
Có thể phân chia bài tập thành các dạng:
- Bài tập tập dượt
- Bài tập tổng hợp

- Bài tập sáng tạo
Trong khuôn khổ của luận văn chúng tôi chỉ nghiên cứu phân loại bài tập phần


21

“Nhiệt học” - Vật lí 10 THPT dựa vào phương thức cho điều kiện và phương thức giải.
2.2 Phương pháp chung giải bài tập vật lí
Để giải các bài tập vật lí chúng ta sử dụng phương pháp chung gồm các bước như sau:
- Bước 1: Tìm hiểu bài tập
+ Đọc đề
+ Tóm tắt
+ Vẽ hình
+ Làm thí nghiệm
…
- Bước 2: Phân tích bản chất vật lí
Tìm hiểu mối liên hệ giữa các đại lượng: đã biết, chưa biết, cần tìm… thể hiện
qua các hiện tượng, định luật vật lí nào?
Nếu có nhiều mối quan hệ tìm mối quan hệ làm cho bài toán đơn giản nhất.
- Bước 3: Giải bài tập
Sử dụng toán học, kết hợp với các biểu thức của định luật vật lí, lập luận để tìm ra
ẩn số của bài toán dựa vào các dữ kiện đã cho.
Có thể sử dụng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp để xây dựng lập luận.
- Bước 4: Biện luận kết quả
Sau khi giải bài tập có thể có những đáp án không phù hợp với khoa học vật lí, vì
vậy chúng ta phải sử dụng kiến thức vật lí để kiểm tra đáp án.
Bài tập vật lí có vai trò to lớn trong dạy và học vật lí. Tuy nhiên, để có hiệu quả
cao nhất, đối với GV khi lựa chọn bài tập cần tuân thủ một số nguyên tắc sau:
- Đi từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp để giúp HS nắm được các dạng bài
tập điển hình.

- Mỗi bài tập phải nằm trong hệ thống bài tập đã chọn nhằm góp phần vào việc mở
rộng, củng cố kiến thức hoặc là góp phần rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho HS.
- Hệ thống bài tập gồm nhiều dạng: bài tập định tính, bài tập định lượng, bài tập
đồ thị, bài tập thí nghiệm, bài tập trắc nghiệm khách quan,....
Một số lưu ý khi giải bài tập vật lí:
- Chú ý phần định tính của bài toán .
- Đổi đơn vị của các đại lượng cho phù hợp.
- Trong quá trình giải toán, chỉ nên biến đổi các công thức bằng chữ, đến công
thức cuối cùng hãy thay số vào để tính kết quả. (Ngoại trừ những trường hợp thay số


22

từ đầu thì việc giải bài toán sẽ đơn giản hơn.)
- Cần tìm nhiều cách để giải một bài tập, sau đó rút ra cách giải ngắn gọn, đầy đủ
và dễ hiểu nhất.
2.3. Phân loại và phương pháp giải bài tập phần “Nhiệt học”
2.3.1 Bài tập định tính
2.3.1.1 Phương pháp giải
Đối với dạng bài tập định tính giải thích hiện tượng, khi giải có thể sử dụng qui
trình sau đây:
+ Bước 1: Tìm hiểu đề bài, đặc biệt chú trọng diễn đạt hiện tượng mô tả trong đề
bài bằng ngôn ngữ vật lí (dùng các khái niệm vật lí thay cho khái niệm thường dùng
trong đời sống hằng ngày).
+ Bước 2: Phân tích hiện tượng
+ Bước 3: Xây dựng lập luận
- Tìm trong đề bài những dấu hiệu có liên quan đến một tính chất vật lí, một định
luật vật lí đã biết.
- Phát biểu đầy đủ tính chất, định luật đó.
- Xây dựng một lập luận ba đoạn để thiết lập mối quan hệ giữa định luật đó với

hiện tượng đã cho, nghĩa là giải thích được nguyên nhân của hiện tượng. Trong trường
hợp hiện tượng phức tạp thì phải xây dựng nhiều lập luận ba đoạn liên tiếp.
+ Bước 4: Biện luận
- Phân tích xem hiện tượng được giải thích như thế đã phù hợp với các yêu cầu và
các dữ kiện của đề bài cũng như đã phù hợp với thực tế hay chưa.
- Kiểm tra lại toàn bộ quá trình giải bài tập và nêu kết quả cuối cùng.
- Đối với dạng bài tập dự đoán hiện tượng thì căn cứ vào những điều kiện cụ thể
của đầu bài, xác định những định luật chi phối hiện tượng gì, dự đoán được hiện tượng
gì xảy ra và xảy ra như thế nào.
2.3.1.2 Một số bài tập định tính
a. Bài tập định tính phần chất khí
- Thuyết động học phân tử
Bài 1: Vì sao khi pha nước chanh người ta thường làm cho đường tan trước rồi
mới cho đá lạnh vào?


23

Hướng dẫn giải:
Đây là dạng bài tập giải thích hiện tượng, đề bài đề cập đến đá lạnh và sự hòa tan
tức là có liên quan đến nhiệt độ và chuyển động nhiệt của phân tử. Do đó cần dựa vào
thuyết động học phân tử để giải thích.
Theo thuyết động học phân tử thì cường độ chuyển động của các phân tử biểu
hiện nhiệt độ của hệ. Khi nhiệt độ càng cao thì các phân tử chuyển động càng nhanh
và ngược lại.
Nhiệt độ trong ly nước khi chưa cho đá lạnh vào cao hơn nhiệt độ lúc có đá nên
các phân tử chuyển động nhiệt nhanh hơn, số va chạm giữa các phân tử tăng lên làm
đường hòa tan nhanh hơn. Khi cho đá vào, nhiệt độ của ly nước thấp hơn nên các phân
tử chuyển động nhiệt chậm hơn, số va chạm giữa các phân tử giảm làm quá trình hòa
tan đường diễn ra chậm hơn.

Bài 2: Khái niệm nhiệt độ có thể áp dụng cho chân không hay không? (Xét
khoảng không gian giữa các hành tinh chẳng hạn).
Hướng dẫn giải:
Đây là dạng bài tập sử dụng khái niệm đã biết là nhiệt độ, từ đó đề cập đến việc
hiểu rõ được bản chất của nhiệt độ để áp dụng cho các trường hợp đặc biệt.
Phương pháp ở đây là nắm rõ bản chất của nhiệt độ, và bản chất của môi trường
chân không từ đó suy ra có thể áp dụng nhiệt độ cho môi trường chân không hay không.
Lời giải:
Theo quan điểm động học phân tử, nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho tính chất
vĩ mô của vật, thể hiện mức độ nhanh hay chậm của chuyển động hỗn loạn của các
phân tử cấu tạo nên vật đó. Vì môi trường chân không không có bất kì một phân tử vật
chất nào nên không thể áp dụng khái niệm nhiệt độ trong trường hợp này.
Bài 3: Tại sao trong chất lỏng, sự khuếch tán diễn ra chậm hơn rất nhiều so với
trong chất khí?
Hướng dẫn giải:
Đây là dạng bài tập giải thích hiện tượng, đề cập đến tốc độ khuếch tán của các
phân tử trong chất lỏng và chất khí. Để giải bài tập này ta phải sử dụng thuyết động
học phân tử dành cho chất lỏng và chất khí để giải thích.
Mật độ phân tử ở thể lỏng lớn hơn rất nhiều (khoảng 1000 lần) so với mật độ


24

phân tử ở thể khí. Sự khuếch tán ra xa của một phân tử nào đó trong chất lỏng diễn ra
chậm chạp hơn là vì phân tử này va chạm nhiều lần hơn so với với các phân tử khác so
với khi nó khuếch tán trong chất khí. Mặt khác sự liên kết của các phân tử ở thể lỏng
cũng cản trở sự khuếch tán.
- Quá trình biến đổi trạng thái – Các hiện tượng truyền trong của chất khí
Bài 1: Tại sao khi quạt lại thấy mát?
Hướng dẫn giải:

Khi phe phẩy quạt, chúng ta đã xua đi lớp không khí nóng ở mặt và thay thế nó
bằng lớp không khí lạnh. Tới lúc lớp khí mới này nóng lên thì nó lại được thay thế
bằng một lớp không khí chưa nóng khác... Chính vì thế, ta luôn cảm thấy dễ chịu.
Thực tế, sau khi lớp không khí trực tiếp dính sát vào mặt ta nóng lên thì nó trở
thành cái chụp không khí vô hình úp vào mặt chúng ta, "ủ nóng" mặt chúng ta, nghĩa
là làm trì hoãn sự tiếp tục mất nhiệt ở đó. Nếu lớp không khí này không lưu động thì
nó chỉ bị không khí lạnh ở xung quanh (và nặng hơn) đẩy lên trên một cách hết sức
chậm chạp. Nhưng khi chúng ta lấy quạt xua "cái chụp" ấy đi thì mặt chúng ta sẽ luôn
tiếp xúc với những lớp không khí mới chưa nóng lên, và truyền nhiệt sang các lớp
không khí ấy. Từ đó, thân thể chúng ta lạnh đi và cảm thấy mát mẻ.
Bài 2: Vì sao phích nước nóng có thể giữ nhiệt được?
Hướng dẫn giải:
Đây là bài tập có liên quan đến hiện tượng truyền nhiệt. Như ta biết, sự trao đổi
nhiệt giữa các vật nói chung có nhiệt độ khác nhau có thể được thực hiện theo ba cách:
- Bức xạ: Vật nóng phát ra các sóng điện từ, vật lạnh hấp thụ nó. Vì vậy, vật
nóng nguội đi và vật lạnh nóng lên.
- Đối lưu: Do chuyển động của những dòng khí (hay lỏng) có nhiệt độ khác
nhau.
- Truyền nhiệt: Do các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn và va chạm với nhau
mà động năng truyền từ vật có nhiệt độ cao đến vật có nhiệt độ thấp.
Ruột của phích nước nóng có cấu tạo đặc biệt: do hai lớp thủy tinh mỏng tạo nên,
giữa hai lớp thủy tinh đã được rút hết không khí, mặt phía trong được tráng một lớp
bạc mỏng, miệng ruột phích nhỏ hơn nhiều so với thân và được đóng chặt bằng một
nút mềm. Chính cấu tạo của phích làm cho phích có thể giữ nhiệt được.


25

- Sau khi đổ nước sôi vào phích, đóng kín miệng phích bằng nút mềm, không
khí trong phích bị nóng lên. Không khí nóng bên trong không thể thoát ra ngoài và

không khí lạnh bên ngoài cũng không thể vào trong phích, sự đối lưu nhiệt hoàn toàn
bị cắt đứt.
- Khoảng giữa hai lớp thủy tinh là chân không, không có phân tử khí nào, do
không có sự chuyển động cũng như sự va chạm giữa các phân tử nên không có sự
truyền động năng từ phân tử có nhiệt độ cao đến phân tử có nhiệt độ thấp hơn, tức là
hiện tượng truyền nhiệt của chất khí trong khoảng này không diễn ra.
- Mặt của ruột phích được tráng một lớp bạc mỏng nên sự bức xạ nhiệt bị phản
xạ của lớp bạc và bị chặn lại bên trong ruột phích. Như vậy, con đường bức xạ nhiệt
cũng bị cắt đứt.
Do cả ba cách truyền nhiệt đều không được thực hiện nên nước trong phích được
giữ nóng.
Cần lưu ý, trong thực tế, hiệu quả cách nhiệt của phích chỉ đến một giới hạn nhất
định nào đó. Do đó, phích không thể giữ nước nóng mãi được.
b. Bài tập định tính phần chất rắn, chất lỏng, sự chuyển thể
- Chất rắn
Bài 1: Theo quan điểm cấu trúc tinh thể hãy giải thích vì sao có biến dạng đàn hồi?
Hướng dẫn giải
Khi bỏ qua dao động nhiệt thì có thể coi các hạt cấu tạo nên tinh thể nằm ở vị trí
cân bằng. Vị trí này rất gần với vị trí ứng với thế năng cực tiểu, vì vậy lực tương tác
của các hạt chung quanh đối với mỗi hạt ở vị trí cân bằng có thể coi như bằng không.
Khi có ngoại lực tác dụng, biến dạng xảy ra thì các hạt ít nhiều bị dịch chuyển
khỏi vị trí cân bằng cũ để đến một vị trí cân bằng mới. Ở vị trí cân bằng mới này,
ngoại lực và lực tương tác của các hạt chung quanh tác dụng lên hạt là cân bằng. Khi
ngoại lực mất đi, chỉ còn lực tương tác của các hạt xung quanh lên hạt và có tác dụng
đưa hạt về vị trí cân bằng cũ. Đó là biến dạng đàn hồi.
Bài 2: Có thể gắn dây đồng trực tiếp vào thủy tinh không?
Hướng dẫn giải:
Đây là một dạng bài tập vận dụng lí thuyết vào thực tế. Để giải được bài tập này
chúng ta cần hiểu rõ được tính chất vật lí của đồng và thủy tinh. Đặc biệt là hệ số giãn