BÀI 1: CẤU TRÚC CỦA CHẤT - SỰ CHUYỂN THỂ I Mô hình động học phân tử về cấu tạo chất
Cấu tạo chất: Từ các hạt rất nhỏ gọi là phân tử, giữa các phân tử có khoảng cách Chuyển động phân tử: Không ngừng (gọi là chuyển động nhiệt)
Nhiệt độ T càng cao ⇔ tốc độ v càng lớn
Lực tương tác phân tử: Lực đẩy và lực hút
Các phân tử gần nhau thì 𝐹đẩ𝑦 > 𝐹ℎú𝑡Các phân tử xa nhau thì 𝐹ℎú𝑡 > 𝐹đẩ𝑦Khoảng cách càng lớn thì 𝐹 càng nhỏ
(khi khoảng cách giữa các phân tử ≫ kích thước phân tử thì lực tương tác 𝐹 coi như không đáng kể)
II Sơ lược cấu trúc của chất rắn, chất lỏng, chất khí
Cấu trúc
Khoảng cách giữa các phân tử
Rất gần nhau (cỡ kích
thước phân tử) Xa nhau
Rất xa nhau (gấp hàng chục lần kích thước
phân tử)
Sự sắp xếp của các phân tử
Trật tự, chặt chẽ Kém trật tự hơn Không có trật tự
Chuyển động của các phân tử
Dao động quanh vị trí cân bằng cố định
Dao động quanh vị trí cân bằng luôn thay đổi
Hỗn loạn
Hình dạng
Xác định Phụ thuộc phần bình chứa nó
Trang 2III Sự chuyển thể
1- Sự chuyển thể của chất
Điều kiện: Nhiệt độ T hoặc áp suất p thay đổi
Ví dụ: Nhiệt độ T tăng thì rắn → lỏng → khí → plasma Sự nóng chảy: Rắn → lỏng
Sự đông đặc: Lỏng → rắn Sự hóa hơi: Lỏng → khí Sự ngưng tụ: Khí → lỏng Sự thăng hoa: Rắn → khí Sự ngưng kết: Khí → rắn
2- Dùng mô hình động học phân tử giải thích sự chuyển thể a) Giải thích sự nóng chảy:
Ẩn nhiệt nóng chảy: Phần năng lượng nhận thêm để phá vỡ liên kết giữa các phân tử mà không làm tăng
nhiệt độ của chất trong quá trình nóng chảy
Chất rắn → nhận năng lượng phá vỡ liên kết với phân tử xung quanh → linh động hơn → chất lỏng Trong suốt thời gian nóng chảy, nhiệt độ của vật không thay đổi
Các loại chất rắn Chất rắn kết tinh Chất rắn vô định hình
Nhiệt độ nóng chảy Xác định Không xác định (bị nung nóng thì mềm dần thành chất lỏng và nhiệt độ tăng liên tục)
kim loại, nước đá,…
Thủy tinh, nhựa, sôcôla, sáp nến, các chất dẻo, cao su,…
Một chất nóng chảy ở nhiệt độ xác định nào thì thường sẽ đông đặc ở nhiệt độ đó
Nhiệt độ xác định này được gọi là nhiệt độ nóng chảy cũng là nhiệt độ đông đặc của chất
b) Giải thích sự hoá hơi: gồm sự bay hơi và sự sôi
Ẩn nhiệt hóa hơi: Phần năng lượng nhận thêm để phá vỡ liên kết giữa các phân tử mà không làm tăng
nhiệt độ của chất trong quá trình hóa hơi
Chất lỏng → nhận năng lượng tách khỏi liên kết với phân tử xung quanh → thoát khỏi khối chất lỏng → chuyển động tự do → chất khí
-Sự hóa hơi xảy ra trên bề mặt chất lỏng -Xảy ra ở nhiệt độ bất kì của chất lỏng
-Tốc độ bay hơi của chất lỏng càng nhanh nếu diện tích mặt thoáng càng lớn, tốc độ gió càng lớn, nhiệt độ càng cao và độ ẩm không khí càng thấp
-Sự hóa hơi xảy ra bên trong và trên bề mặt chất lỏng -Xảy ra ở nhiệt độ sôi (trong thời gian sôi, nhiệt độ chất lỏng không thay đổi)
-Nhiệt độ sôi phụ thuộc áp suất khí trên mặt thoáng (áp suất tăng thì nhiệt độ sôi cũng tăng) và bản chất của chất lỏng
Đồng thời với sự bay hơi, cũng xảy ra hiện tượng các phân tử khí tụ lại ở phía trên mặt thoáng chất lỏng, va chạm vào chất lỏng và bị các phân tử chất lỏng hút vào chuyển về thể lỏng, gọi là sự ngưng tụ
Trang 3BÀI 2: THANG NHIỆT ĐỘ - NHIỆT KẾ 1- Sự truyền năng lượng nhiệt
Nhiệt năng: tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật Nhiệt độ: cho biết xu hướng truyền nhiệt năng giữa các vật Chiều truyền nhiệt năng:
Từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn Khi hai vật có cùng nhiệt độ (trạng thái cân bằng nhiệt) thì không có sự truyền nhiệt năng giữa chúng
II Các thang nhiệt độ
Celsius Kelvin Fahrenheit
Kí hiệu nhiệt độ và đơn vị t ( oC) T (K) t ( oF)
Nhiệt độ nóng chảy của nước
(áp suất tiêu chuẩn)
Nhiệt độ không tuyệt đối (0 K): Là nhiệt độ tại đó động năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo
nên vật chất bằng không và thế năng tương tác giữa chúng là tối thiểu (nội năng hệ là tối thiếu ở 0 K)
Nhiệt độ điểm ba của nước (273,16 K): Là nhiệt độ mà nước tinh khiết có thể tồn tại đồng thời ở cả ba
thể rắn, lỏng và hơi (áp suất ≈ 611,7 Pa)
Nhiệt kế kim loại
Sự nở dài của một thanh kim loại mỏng thẳng hoặc xoắn ốc
Nhiệt kế khí
Sự nở vì nhiệt của thể tích một lượng khí xác định ở áp suất
không đổi
Nhiệt kế hồng ngoại điện tử
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của bước sóng của sóng điện từ theo hệ thức
Wien: 𝜆𝑚𝑎𝑥𝑇 = 2900𝜇𝑚𝐾
Nhiệt kế nhiệt điện
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hiệu điện thế cặp nhiệt điện
𝑈 = 𝑘𝑡
Nhiệt kế điện trở
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của điện trở
Trang 4BÀI 3: NỘI NĂNG – ĐỊNH LUẬT I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I Khái niệm nội năng
Nội năng: tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên hệ
𝑈 = 𝑈đ+ 𝑈𝑡 (đơn vị J)
Nhiệt độ 𝑇 tăng ⇒ động năng 𝑈đ tăng
Thể tích 𝑉 tăng ⇒ khoảng cách giữa các phân tử tăng ⇒ thế năng 𝑈𝑡 thay đổi
II Các cách làm biến đổi nội năng
Trong quá trình thực hiện công, có sự chuyển hóa từ một dạng năng lượng khác (ví dụ là cơ năng) sang nội năng
Trong quá trình truyền nhiệt, không có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác mà chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác
Nhiệt lượng: Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt III Định luật I Nhiệt động lực học
Định luật I NĐLH là vận dụng định luật bảo toàn năng lượng vào các quá trình thay đổi nội năng Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được: Δ𝑈 = 𝐴 + 𝑄
Δ𝑈 > 0: nội năng vật tăng Δ𝑈 < 0: nội năng vật giảm 𝑄 > 0: vật nhận nhiệt lượng; 𝑄 < 0: vật truyền (tỏa) nhiệt lượng; 𝐴 > 0: vật nhận công;
𝐴 < 0: vật thực hiện (sinh) công
Khối khí thực hiện chu trình:
Quá trình kín (chu trình): Trạng thái cuối (2) trùng với trạng thái đầu (1) Δ𝑈 = 𝐴 + 𝑄 = 0 ⇒ 𝐴 = −𝑄
⇒ khối khí nhận nhiệt thì nhiệt lượng đó chuyển thành công thực hiện ra bên ngoài
Trang 5BÀI 4: NHIỆT DUNG RIÊNG – NHIỆT NÓNG CHẢY RIÊNG – NHIỆT HÓA HƠI RIÊNG
Phụ thuộc bản chất Nhiệt dung riêng Nhiệt nóng chảy riêng Nhiệt hóa hơi riêng Định nghĩa Nhiệt lượng cần cung
cấp cho 1 kg chất đó tăng nhiệt độ thêm 1 K (hoặc 1𝑜C)
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng tại nhiệt độ nóng chảy
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ sôi
cm t
Qm