chất khí và chất lỏng

* Vật rắn đa tinh thể không có tính dị hướng vì các tinh thể con tạo thành vật được gắn kết với nhau một cách hỗn độn, nên tính dị hướng của mỗi tinh thể con sẽ bù trừ lẫn nhau, làm cho

TRƯỜNG : ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

KHOA : VẬT LÝ LỚP : LÝ 4B

PHÂN TÍCH CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ PHỔ THÔNG 2

Chương VII:

CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ

Nhóm thực hiện Trần Thị Việt Giang Dương Thị Lệ Thu Trần Thị Phương Nhi

• Chuyển động nhiệt của vật rắn

•Biến dạng đàn hồi Biến dạng dẻo

•Chuyển động nhiệt của chất lỏng

• Sự chuyển thể - nóng chảy – đông đặc

• Nhiệt độ tới hạn – nhiệt hóa hơi

• Sự hóa hơi- sự ngưng tụ - sự sôi

• Áp suất hơi bảo hòa Hơi khô

• Độ ẩm không khí Điểm sương

Hiện tượng căng bề mặt

Hiện tượng dính ướt và không dính ướt Hiện tượng mao dẫn

A KHÁI NIỆM

2 Chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình

a Chất rắn kết tinh

Chất rắn kết tinh có dạng hình học xác định, các nguyên tử ( phân tử) có sự sắp xếp trật tự được lặp

đi lặp lại trong một phạm vi lớn

(hình )

Có 2 loại chất rắn kết tinh:

+) Chất rắn đa tinh thể: gồm nhiều tinh thể nhỏ kết hợp với nhau một cách hỗn độn

+) Chất rắn đơn tinh thể: chỉ gồm một tinh thể duy nhất

A KHÁI NIỆM

b Chất rắn vô định hình

Chất rắn vô định hình không có dạng hình học xác định, các nguyên tử ( phân tử) sắp xếp theo một trật tự nhất định chỉ xảy ra trong một phạm vi hẹp

Do cấu trúc phân tử của chất rắn vô định hình gần giống như của chất lỏng nên thông thường chất rắn

vô định hình được coi như chất lỏng có độ nhớt rất lớn.(hình)

3 Tính dị hướng

* Tinh thể có tính dị hướng nghĩa là các tính chất vật lý (độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, vận tốc truyền âm…) xét theo những hướng khác nhau là khác nhau

A KHÁI NIỆM

* Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng vì chính nó là một tinh thể, mà tinh thể thì có tính dị hướng

* Vật rắn đa tinh thể không có tính dị hướng vì các tinh thể con tạo thành vật được gắn kết với nhau một cách hỗn độn, nên tính dị hướng của mỗi tinh thể con sẽ bù trừ lẫn nhau, làm cho toàn vật trở nên có tính đẳng hướng

* Vật rắn vô định hình không có tính dị hướng vì nó không có cấu trúc tinh thể

4 Chuyển động nhiệt của vật rắn

Mỗi hạt tạo nên tinh thể không đứng yên mà luôn dao động quanh vị trí cân bằng được xác định trong mạng tinh thể Do đó chuyển động nhiệt ở chất rắn kết tinh chính là dao động của mỗi hạt

Chuyển động nhiệt ở vật rắn vô định hình là dao động của các hạt quanh vị trí cân bằng Các vị trí cân bằng này được phân bố theo kiểu trật tự gần kề nó được phân bố trật tự, càng ra xa hạt thì không còn có trật tự như vậy nữa

A KHÁI NIỆM

5 Biến dạng cơ của vật rắn

a Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo

Những vật ( dây phơi, giá sắt, chốt nối…) bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực, nếu thôi tác dụng vật sẽ trở về hình dạng ban đầu Người ta nói đó là biến dạng đàn hồi Còn nếu vật không trở về hình dạng đầu người ta gọi đó là biến dạng dẻo

Vật có biến dạng đàn hồi gọi là vật đàn hồi

Những vật đàn hồi bị biến dạng vượt quá một giới hạn nào đóthì biến dạng không còn là đàn hồi mà trở thành biến dạng dẻo.Ví dụ khi ta kéo dãn quá nhiều một lò xo, thì sau khi thả tay ra, độ dài của lò xo không trở lại như cũ.

A KHÁI NIỆM

Vì sao có biến dạng đàn hồi?

Vì sao có biến dạng dẻo?

A KHÁI NIỆM

b Biến dạng kéo và biến dạng nén

Một thanh đồng chất, đầu trên được dính chặt vào một xà cố định

và đầu dưới chịu tác dụng của lực Thanh bị biến dạng Đó là biến

dạng kéo một phía

F

Nếu ta dùng một thanh rắn tiết diện đều làm cột chống mái nhà

chẳng hạn thì thanh rắn chịu một lực nén thẳng đứng xuống dưới

Chiều dài của thanh bị ngắn lại một ít, đó là biến dạng nén

F 

A KHÁI NIỆM

Để đặc trưng cho tác dụng kéo hay nén người ta dùng ứng suất kéo hay nén.

Gọi S là tiết diện ngang của thanh rắn, ứng suất kéo (hay nén) pháp tuyến được định nghĩa là lực kéo (hay nén) ứng với một đơn vị diện tích vuông góc với lực

A KHÁI NIỆM

c Biến dạng lệch (hay biến dạng trượt)

Biến dạng lệch là biến dạng mà ở đó có sự lệch đi giữa các lớp vật rắn đối với nhau

Trong biến dạng lệch thì lực ngoài tác dụng tiếp tuyến với bề mặt vật rắn, tức là song song với các lớp vật rắn.(hình)

* Ngoài các biến dạng trên còn có biến dạng uốn, biến dạng xoắn.(hinh)

A KHÁI NIỆM

d Giới hạn bền

Khi lực ngoài tác dụng lên vật rắn vượt quá một giới hạn nào đó, thì nó không chỉ làm vật biến dạng đàn hồi rồi dẻo, mà còn có thể làm vật hư hỏng (gãy, đứt,…) Như vậy, các vật liệu đều có một giới hạn bền, nếu vượt qua giới hạn đó thì vật bị hư hỏng

Ngoài ra, vật rắn đàn hồi còn có giới hạn đàn hồi, nghĩa là vượt quá giới hạn này thì tính đàn hồi của vật bị ảnh hưởng, vật không còn biến dạng đàn hồi mà trở thành biến dạng dẻo

6 Sự nở vì nhiệt của vật rắn

a Sự nở dài

Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài

Ví dụ: sự tăng chiều dài của một thanh ray đường sắt khi trời nóng

Độ nở dài của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ và độ dài ban đầu

l l

A KHÁI NIỆM

b Sự nở khối

Khi bị nung nóng, kích thước của vật rắn tăng theo mọi hướng nên thể tích của nó cũng tăng, Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.Công thức tính độ nở khối:

t V

V V

V = − = ∆

β : Hệ số nở khối (1/K), β ≈ 3 α

Chất lỏng là chất ở thể lỏng Chất lỏng chảy được khó nén Một khối chất lỏng có thể tích xác định và

có hình dạng của bình đựng

A KHÁI NIỆM

II CHẤT LỎNG

1 Chuyển động nhiệt của chất lỏng

Mỗi phân tử tương tác với những phân tử khác ở gần

Nó dao động quanh một vị trí cân bằng tạm thời và từng lúc, do tương tác nó nhảy sang một vị

trí mới, rồi lại dao động quanh vị trí cân bằng mới này, và cứ thế tiếp tục Đó là hình thức chuyển động nhiệt ở chất lỏng

A KHÁI NIỆM

2 Chuyển thể - Nhiệt chuyển thể

- Khi thay đổi nhiệt độ và áp suất ngoài, thì chất có thể biến đổi từ thể này sang thể khác Hiện tượng này gọi là sự chuyển thể

- Khi chuyển thể có thể xảy ra sự thay đổi cấu trúc đột biến của chất Vì vậy, để chuyển thể, khối chất cần phải trao đổi năng lượng với môi trường ngoài dưới dạng truyền nhiệt, đó là nhiệt chuyển thể

Ví dụ: Khi khối chất lỏng chuyển thành hơi, thì nó cần thu nhiệt lượng từ bên ngoài để phá vỡ sự liên kết các phân tử trong cấu trúc chất lỏng và chuyển thành hơi

A KHÁI NIỆM

3. Sự nóng chảy

a Nhiệt độ nóng chảy

- Sự nóng chảy là quá trình các chất biến đổi từ thể rắn sang thể lỏng

- Nhiệt độ ở đó chất rắn kết tinh nóng chảy được gọi là nhiệt độ nóng chảy hay điểm nóng chảy

- Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào chất và áp suất b Nhiệt nóng chảy riêng

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 gọi là nhiệt nóng chảy riêng

Q = λ

Trong đó:

: nhiệt nóng chảy riêng( J/ kg)

m : khối lượng vật rắn kết tinh nóng chảy( kg)

Q : Nhiệt lượng vật rắn nhận được (J)

A KHÁI NIỆM

3 Sự đông đặc

- Sự đông đặc là quá trình các chất biến đổi từ thể lỏng sang thể rắn

- Khi đang đông đặc thì nhiệt độ của khối chất không đổi, đó là nhiệt đông đặc ( hay điểm đông đặc) Nhiệt độ này trùng với nhiệt độ nóng chảy

4 Sự hóa hơi

- Sự hóa hơi là sự chuyển từ thể lỏng sang thể hơi

- Sự hóa hơi có thể xảy ra dưới 2 hình thức: bay hơi và sôi

a Sự bay hơi

- Sự bay hơi là sự hóa hơi xảy ra từ mặt thoáng của khối lỏng

- Nguyên nhân: Một số phân tử nước ở bề mặt của nước có động năng chuyển động nhiệt lớn, nên

chúng có thể thắng được công cản do lực hút của các phần tử nằm trên bề mặt của nước và thoát

ra ngoài mặt nước

b Nhiệt hóa hơi riêng

Nhiệt hóa hơi riêng là nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng để nó chuyển thành hơi ở một nhiệt độ xác định

Kí hiệu: L ( J/ kg)

A KHÁI NIỆM

Nghiên cứu sự sôi người ta tìm ra các định luật:

+ 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 khối lỏng không đổi

5 Sự ngưng tụ

Sự ngưng tụ là hiện tượng hơi biến thành chất lỏng

A KHÁI NIỆM

a Trạng thái bão hòa

Nếu sự bay hơi xảy ra trong một bình kín, mật độ phân tử chất hơi trên mặt thoáng tăng dần cho tới một giá trị nào đó thì số hân tử bay ra khỏi và bay trở vào chất lỏng qua mặt thoáng trong cùng một thời gian sẽ bằng nhau Lúc đó nồng độ phân tử chất hơi không tăng nữa và được giữ không đổi, ta có sự cân bằng động giữa chất lỏng và chất hơi và gọi đó là trạng thái bão hòa

b Áp suất hơi bão hòa Hơi khô

- Áp suất hơi bão hòa của một chất là áp suất của hơi chất ấy khi nó nằm cân bằng động bên trên khối lỏng

* Đặc tính của hơi bão hòa:

+) Áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích hơi

+) Với cùng một chất lỏng, áp suất hơi bão hòa phụ thuộc nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng lên thì

áp suất hơi bão hòa cũng tăng

+) Ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các chất lỏng khác nhau là khác nhau

- Hơi khô là hơi ở áp suất thấp hơn áp suất hơi bão hòa có cùng nhiệt độ

A KHÁI NIỆM

A KHÁI NIỆM

7 Điểm sương

Nếu không khí ẩm bị lạnh đi, thì đến một nhiệt độ nào đó hơi nước trong không khí trở thành bão hòa Nếu lạnh xuống dưới nhiệt độ ấy thì hơi nước đọng lại thành sương Nhiệt độ mà tại đó hơi nước trong không khí trở thành bão hòa gọi là điểm sương

c Độ ẩm tỉ đối

Không khí càng ẩm nếu hơi nước chứa trong đó càng gần trạng thái bão hòa Để đặc trưng cho điều

đó người ta dùng độ ẩm tỉ đối ( f ):

A a

f =

gọi là suất đàn hồi hay suất Y-âng đặc

trưng cho tính đàn hồi của vật rắn

Với

C.HIỆN TƯỢNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT LỎNG

1 Hiện tượng căng mặt ngoài

a Hiện tượng:

Một cái kim dính mỡ có thể nỗi trên mặt nước, giọt nước có dạng gần như hình cầu, bong bóng xà

phòng có dạng hình cầu…Tất cả các hiện tượng trên đều liên quan đến hiện tượng căng bề mặt của chất

lỏng.

b Định nghĩa lực căng mặt ngoài

Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông

góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và

có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó:

l

f = σ

Ở đây hệ số tỉ lệ gọi là hệ số căng bề mặt và đo bằng đơn vị N/m

Giá trị của phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng: giảm khi nhiệt độ tăng

σ

C.HIỆN TƯỢNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT LỎNG

c Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng bằng thí nghiệm

- Dùng lực kế ( độ chia nhỏ nhất 0,001N ) đo trọng lượng P của chiếc vòng nhôm V và đo lực kéo F vừa đủ để bứt chiếc vòng V ra khỏi mặt nước (hình)

- Dùng thước kẹp ( độ chia nhỏ nhất 0,02 mm ) đo đường kính ngoài D và đường kính trong d của chiếc vòng.

d Giải thích một số hiện tượng thực tế bằng lực căng mặt ngoài

* Sự tạo thành giọt khi chất lỏng chảy ra khỏi một ống nhỏ

Trong những ống khá nhỏ, chất lỏng chảy không thành dòng ra khỏi ống mà chảy từ từ thành từng giọt một Vì dưới tác dụng của trọng lượng, khối lỏng chảy ra khỏi ống nhưng bị màng mặt ngoài giữ lại nên nó tạo thành một giọt phồng to dần và bị thắt lại Tới lúc nào mà trọng lượng giọt lỏng đủ lớn , có thể thắng được lực căng mặt ngoài tác dụng trên chu vi vòng thắt và hướng lên trên thì chỗ thắt bị đứt, giọt lỏng sẽ rơi xuống và sau đó xuất hiện một giọt khác.

Khi ống khá nhỏ và áp suất từ phía khối chất lỏng không đủ lớn thì khối lỏng không thể chảy ra khỏi ống đựơc

C.HIỆN TƯỢNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT LỎNG

* Màng xà phòng

Nhúng một vòng dây thép vào trong nước xà phòng Nếu đã buộc một sợi chỉ vào vòng dây thép này thì khi rút vòng dây thép ra, ta sẽ có một màng xà phòng bao quanh vòng dây thép Trên màng xà phòng, sợi chỉ có dạng tự nhiên của nó vì trên mỗi đoạn của sợi chỉ có những lực căng mặt ngoài cân bằng nhau tác dụng Chọc thủng màng ở phía trong sợi chỉ thì vì chỉ còn những lực căng mặt ngoài của màng xà phòng ở phía ngoài sợi chỉ nên sợi chỉ bị căng thành vòng tròn

C.HIỆN TƯỢNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT LỎNG

2 Hiện tượng dính ướt và không dính ướt

- Lấy hai bản thủy tinh, trong đó một bản để trần, một bản phủ lớp nilon Nhỏ lên mặt mỗi bản này một giọt nước + Nếu bản nào bị dính ướt nước thì giọt nước sẽ lan rộng thành một hình có dạng bất kì.

+ Nếu mặt bản nào không bị dính ướt nước thì giọt nước sẽ vo tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực

C.HIỆN TƯỢNG XẢY RA ĐỐI VỚI CHẤT LỎNG

3 Hiện tượng mao dẫn

Hiện tượng mao dẫn là hiện tượng mức chất lỏng bên trong các ống có đường kính trong

nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống

D ỨNG DỤNG VẬT LÝ

- Người ta ứng dụng sự nở vì nhiệt khác nhau giữa các chất để tạo ra băng kép dùng làm rơ le điều nhiệt trong bàn

là, bếp điện…

- Các thanh rắn chịu biến dạng uốn thường được thay bằng ống rỗng( khung xe đạp), hoặc thanh chữ I ( đường ray

xe lửa ), hoặc thanh chữ T ( dầm cầu ) vừa tiết kiệm vật liệu, vừa giảm trọng lượng của thanh rắn.

- Do tác dụng của lực căng bề mặt nên nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc trên mui bạt ô tô.

Hòa tan xà phòng vào nước sẽ làm giảm đáng kể lực căng bề mawyj của nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào các sợi vải khi giặt để làm sạch các sợi vải

- Nước từ biển, sông, hồ… không ngừng bay hơi tạo thành mây, sương mù, mưa, làm cho khí hậu điều hòa và cây cối phát triển Sự bay hơi nước biển được sử dụng trong ngành sản xuất muối.

D ỨNG DỤNG VẬT LÝ