Lý 10 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 \(T>0^oC\)

a) 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.

b) 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.

c) Ứng dụng

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

- Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi.

- Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí (hơi) 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.

- Hơi khô và hơi bão hòa:

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

• Khi tốc độ bay hơi 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 bão hòa có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hòa.
• Áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, nó chỉ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.

- Ứng dụng:

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

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

• Sự bay hơi của amoniac, frêôn,... được sử dụng trong kĩ thuật làm lạnh.

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

a) 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.

b) 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.

Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm khối lượng 100g ở nhiệt độ 20⁰C để nó hóa lỏng ở 658⁰C.  Nhôm có nhiệt dung riêng là 896 J/(kg.K), nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.10⁵ J/kg.

Hướng dẫn giải

Vì nhôm nóng chảy ở nhiệt độ 658⁰C nên nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm để tăng nhiệt độ từ 20⁰C lên 658⁰C là: 

\( Q_{1}=m c \Delta t=100.10^{-3} .896(658-20)=57164,8(J) \)

Nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm ở 658⁰C hóa lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ 658⁰C là:

\( Q_{2}=\lambda m=3,9.10^{5} .100 .10^{-3}=39000(J) \)

Nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm 100g ở 20⁰C để nó hóa lỏng ở 658⁰C là:

\( Q=Q_{1}+Q_{2}=57164,8+39000=96164,8 J \approx 96,165 k J \)

Vậy, nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm 100g ở 20⁰C để nó hóa lỏng ở 658⁰C là:

\( Q\approx 96,165 k J \)

Một bình cầu thủy tinh chứa (không đầy) một lượng nước nóng có nhiệt độ khoảng 80^oC và được nút kín. Dội nước lạnh lên phần trên gần cổ bình, ta thấy nước trong bình lại sôi. Giải thích tại sao?

Hướng dẫn giải

Vì nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí ở phía trên bề mặt chất lỏng: Áp suất giảm – nhiệt độ sôi giảm. Khi dội nước lạnh lên phần trên gần cổ bình sẽ làm cho nhiệt độ hơi bên trong giảm, kéo theo áp suất khí trên bề mặt chất lỏng giảm và do đó nhiệt độ sôi giảm xuống đến 80⁰C nên ta thấy nước trong bình lại sôi.

Câu 1: 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 1 atm. 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 bao nhiêu?

Câu 2: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0⁰C để chuyển nó thành nước ở 20⁰C. 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).

Câu 3: Ở trên núi cao người ta không thể luộc chín trứng trong nước sôi. Tại sao?

Câu 4: Ở áp suất chuẩn (1 atm) có thể đun nước nóng đến 120^oC được không?

Câu 1: Khi một chất lỏng bị “bay hơi” thì điểu nào sau đây không đúng?

A. Số phân tử hơi bị hút vào trong chất lỏng ít hơn số phân tử chất lỏng thoát khỏi bề mặt chất lỏng.

B. Nhiệt độ của khối chất lỏng giảm.

C. Sự bay hơi chỉ xảy ra ở bề mặt của chất lỏng.

D. Chỉ có các phân tử chất lỏng thoát khỏi bề mặt chất lỏng thành phân tử hơi.

Câu 2: Nhận định nào sau đây không đúng?

A. Nhiệt nóng chảy là nhiệt độ ở đó chất rắn bắt đầu nóng chảy.

B. Trong thời gian nóng chảy, nhiệt độ của chất rắn kết tinh không thay đổi.

C. Trong thời gian nóng chảy, nhiệt độ của chất rắn vô định hình tăng.

D. Nhiệt nóng chảy của một vật rắn tỉ lệ với khối lượng của vật.

Câu 3: Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn kết tinh không có đặc điểm

A. chất vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

B. chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định.

C. thể tích của tất cả các chất rắn đều tăng khi nóng chảy.

D. với mỗi cấu trúc tinh thẻ, nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào áp suất bên ngoài

Câu 4: Ở áp suất tiêu chuẩn, chất rắn kết tinh nào sau đây có nhiệt độ nóng chảy là 283 K.

A. Thiếc.

B. Nước đá.

C. Chì.

D. Nhôm.

Câu 5:  Điều nào sau đây không đúng?

A. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở bề mặt chất lỏng.

B. Sự nóng chảy là quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.

C. Sự ngưng tụ là quá trinh chuyển từ thể lỏng sang thể rắn.

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

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.