Giải Lí 8: Bài 23. Đối lưu - Bức xạ nhiệt
Bài 23. ĐỐL LƯU - BỨC XẠ NHIỆT A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, đó là hình thức truyền nhiệt chủ yễu của chất lỏng và chất khí. Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả ở chân không. Trọng dượng của một lượng nước (hay khí) xác định (P không đổi) với lượng p = d.v khi bị đun nóng chúng nở ra (v tăng) do đó trọng lượng riêng d giảm, kết quả là lớp nước (hay khí) nóng hơn trở nên “nhẹ” đi và bị đẩy lên phía trên mặt nước, dòng nước lạnh hơn sẽ bị chìm xuống dưới tạo thành sự đối lưu. Các vật nóng đều bức xạ nhiệt, vật càng nóng bức xạ nhiệt càng mạnh. B. TRẨ Lời câu hỏi I. ĐÔÌ LƯU Nhiệt kế Cl. Đặt một gói nhỏ đựng các hạt thuốc tím vào đáy của một cốc thủy tinh đựng nước rồi dùng đèn cồn đun nóng cốc nước ở phía có đặt thuốc tím như hình vẽ. Hỏi nước màu tín di chuyển thành dòng từ dưới lên rồi từ trên xuông hay di chuyển hỗn độn theo mọi phương? Trả lời Nước màu tím không di chuyển một cách hỗn độn mà di chuyến thành dòng từ dưới lên. C2. Trong thí nghiệm của câu hỏi 1, tại sao lớp nước ở dưới được đun nóng lại đi lên phía trên, còn lớp nước lạnh ở phía trên lại đi xuống phía dưới? (Hãy nhớ lại điều kiện đề vật nổi lên, chìm xuống đã học trong phần co' học). Trả lời Khi đun, nước ỏ' phía dưới đáy nóng lên trước và nỏ' ra, trọng lượng riêng của lớp nước này trỏ' nên nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp nước lạnh phía trên, do đó lớp nước nóng nổi lên còn lớp nước lạnh chìm xuống dưới tạo thành dòng đối lưu. C3. Trong thí nghiệm của câu hỏi 1, tại sao biết được nưộ.g trong cốc đã nóng lên? Trả lời Nhò' quan sát số chỉ của nhiệt kê nhùng trong côc mà ta biết nước nóng lên. C4. Trong thí nghiệm ỏ' hình vẽ bên, khi đốt nến và hương ta thấy dòng khói hương đi từ trên xuống vòng qua khe hở giữa miếng bìa ngăn và đáy cốc rồi đi lên phía ngọn nến. .Hãy giải thích hiện tượng trên. Trả lời Ở phía có ngọn nến, do có sự Hương Bìa nến đôi lưu mà lớp không khí nóng di chuyển lên trên, sự chênh lệch về áp suất làm cho khói hương di chuyển thành dòng xuống phía dưới. Kết quả của sự di chuyển Fp ■ ’ ' này tạo thành sự đối lưu như ta quan sát thấy. C5. Tại sao muốn đun nóng chất lỏng và chất khí phải đun từ phía dưới? Trả lời Muôn đun nóng chất lỏng và chát khí phải đun từ phía dưới là vì trong chất lỏng và chất khí có hiện tượng đôi lưu. Khi đun từ phía dưới, ta làm cho phần chất lỏng (hoặc khí) ở phía dưới nóng lên trước làm cho trọng lượng riêng của phần này giảm đi và đi lên phía trên. Phần chất lỏng (hoặc khí) ở phía trên chưa được đun nóng sẽ đi xuống tạo thành dòng đố: lưu. C6. Trong chân không và trong chất rắn có xảy ra đối lưu không? Tại sao? Trả lời Trong chân không và tronơ khóug có ìúện iuong_ đôi lứu vì chân không là môi trường không có phân tử khí nào còn trong chất rắn ■^íc^pnân tử^ỉeĩTkết "nại "^'^2 không thê di chuyên thành dòng được. ' Đèn cồn tròn II. BỨC XẠ NHIỆT C7. Một bình cầu đã phủ muội đèn, trên nút có gắn một ông thủy tinh, trong ông thủy tinh có giọt nước màu, được đặt gần một nguồn nhiệt như ngọn lửa đèn còn (xem hình bên). Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B chứng tỏ điều gì? Trả lời Giọt nước màu dịch chuyến về đầu B. Hiện tượng đó chứng tỏ không khí trong bình đã nhận được nhiệt, nóng lên và nở ra. C8. Trong thí nghiêm của câu hỏi 7, nếu dùng miếng gỗ chắn giữa nguồn nhiệt và bình cầu như hình vẽ thì giọt nước màu dịch chuyển trỏ' lại đầu A. Hiện tượng này chứng tỏ điều gì? Miếng gỗ đã có tác dụng gì? Trả lời Hiện tượng này chứng tỏ không khí trong bình đã lạnh đi và co lại. Miếng gỗ đã có tác dụng ngăn không cho nhiệt truyền từ bếp sang bình. C9. Trong thí nghiệm của câu hỏi 7, sự truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới bình có phải là dẫn nhiệt và đôi lưu không? Tại sao? Trả lời Không phải là dẫn nhiệt vì không khí là chất dẫn nhiệt rất kém. Không phải là đối lưu vì trong trường hợp này nhiệt truyền theo đường thẳng. VẬN DỤNG CIO. Tại sao trong thí nghiệm ở câu hỏi 7 bình chứa không khí lại được phủ muội đèn? 1 ĩ'Cl LUI Bình chứa không khí được phủ muội đèn là để tărrg-khn năng hâp thụ các tia nhịệt cho bình chứa. Cll. Tại sao về mùa hè ta thường mặc áo màu trắng mà không ĩĩìặẽ áo màu đen? Trả lời Vì các vật có màu sáng ít hấp thụ các tia nhiệt hơn nên mặc á.o trắng vào mùa hè sẽ giảm khả năng hấp thụ các tia nhiệt'ìàm cho ta có cảm giác mát hơn. C12. Hãy chọn từ thích hợp cho các chỗ trống ở bảng sau: Chất Chất rắn Chất lỏng Chất khí Chân không Hình thức truyền nhiệt chủ yếu Trả lời Chất Chất rắn Chất lỏng Chất khí Chân không Hình thức truyền nhiệt chủ yếu Dẫn nhiệt Đối lưu Đối lưu. Bức xạ nhiệt c. GIÁI BÀI TẬP Bl. Đối lưu là sự truyền nhiệt xảy ra trong chất nào? Chỉ ở chất lỏng. Chỉ ở chất khí. c. Chỉ ở chất lỏng và chất khí. D. Chất lỏng, chất khí và chất rắn. Trả lời Chọn câu C: Chỉ ở chất lỏng và chất khí. B2. Trong các sự truyền nhiệt dưới đây, sự truyền nhiệt nào không phải là bức xạ nhiệt? Sự truyền nhiệt từ Mặt Trời tới Trái Đất. Sự truyền nhiệt từ bếp lò đến người đứng gần bếp lò. c. Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu không bị nung nóng của một thanh đồng. D. Sự truyền nhiệt từ một dây tóc bóng đèn đang sáng ra khoảng không gian bên trong bóng đèn. 100 Trả lời Chọn câu C: Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu không bị nung nóng của một thanh đồng. B3. Một ống nghiệm đựng đầy nước, đốt nóng ở miệng ống, ở giữa hay đáy ống thì tất cả nước trong ống sôi nhanh hơn? Tại sao? Trả lời Đốt ỏ' đáy ống. Vì đốt ở đáy ống sẽ tạo nên dòng đối lưu làm cho nước nhanh sôi hơn. B4. Hãy mô tả và giải thích hoạt động của đèn kéo quân. Trả lời Khi đèn kéo quân được thắp lên, bên trong đèn xuất hiện các dòng đối lưu của không khí. Những dòng đối lưu này làm quay tán của đèn kéo quân. B5. Đưa miếng đồng vào ngọn lửa đèn cồn thì miếng đồng nóng lên, tắt đèn cồn đi thì miếng đồng nguội đi. Hỏi sự truyền nhiệt khi miếng đồng nóng lên, khi miếng đồng nguội đi có được thực hiện bằng cùng một cách không? Trả lời Sự truyền nhiệt khi đưa miếng đồng vào ngọn lửa làm miếng đồng nóng lên là sự dẫn nhiệt. Miếng đồng nguội đi là do truyền nhiệt vào không khí bằng bức xạ nhiệt. Do vậy sự truyền nhiệt khi miếng đồng nóng lên và khi miếng đồng nguội không được thực hiện bằng cùng một cách. B6. Đun nước bằng ấm nhôm và ấm đất trên cùng một bếp thì nước trong ấm nhôm sôi nhanh hơn vì nhôm dẫn điện tốt hơn. Đun sôi xong, tắt bếp đi thì nước trong ấm nhôm cũng nguội nhanh hơn. Có phải vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn không? Vì sao? Trả lời Vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn đất nên nhiệt từ trong ấm nhôm truyền ra ấm nhanh hơn. Nhiệt từ các ấm truyền ra không khí đều bằng bức xạ nhiệt. B7. Cắt một hình chữ nhật nhỏ bằng giấy mỏng. Gấp đôi theo chiều dọc, rồi theo chiều ngang để xác định tâm của miếng giấy. Mở miếng giâỳ ra, đặt lên một chiếc kim thẳng đứng sao cho mũi kim đỡ đúng vào tâm miếng giấy. Tất cả đặt ở một nơi không có gió. Nhè nhẹ đưa tay lại gần miếng giấy. Thử tiên đoán hiện tượng gì xảy ra? Làm thí nghiệm kiểm tra và giải thích. Trả lời Miếng giấy sẽ quay do tác động của các dòng đôi lưu.