Phân tích một số kiến thức về chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -- GVHD : PSG.TS Lê Công Triêm HVTH : Trần Thị Hải MỤC LỤC MỞ ĐẦU .3 NỘI DUNG A Một số kiến thức I Các khái niệm II Các định luật III Các ứng dụng .4 B Phân tích số kiến thức chất rắn, chất lỏng chuyển thể I Chất rắn Chất rắn kết tinh Chất rắn vơ định hình Các sai hỏng mạng tinh thể 11 Biến dạng vật rắn 11 II Chất lỏng 19 Khái niệm chất lỏng 19 Cấu trúc chất lỏng .19 Hiện tượng căng bề mặt chất lỏng 19 Lực căng bề mặt 21 Hiện tượng dính ướt khơng dính ướt 22 Hiện tượng mao dẫn 24 III Sự chuyển thể chất 26 Khái niệm pha chuyển pha 26 Sự nóng chảy đơng đặc 26 Sự hóa ngưng tụ 28 IV Độ ẩm khơng khí 30 Độ ẩm tuyệt đối 30 Độ ẩm cực đại 30 Độ ẩm tỉ đối .30 Đo độ ẩm 30 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 MỞ ĐẦU Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thơng có nhiệm vụ nghiên cứu cấu trúc chương trình, nội dung kiến thức thể sách giáo khoa vật lý phổ thông cách tổ chức dạy học số kiến thức cụ thể học sinh Trong năm gần đây, chương trình sách giáo khoa biên soạn lại đưa vào giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng dạy học, đáp ứng yêu cầu đổi giáo dục theo chủ trương Đảng nhà nước Việc hiểu sâu sắc nội dung kiến thức Vật lý phổ thông sách giáo khoa điều kiện để giáo viên thực tốt công tác giảng dạy Với yêu cầu môn học, tiểu luận này, sâu nghiên cứu phân tích làm rõ kiến thức vật lý chương VII “Chất rắn, chất lỏng chuyển thể” sách giáo khoa vật lý lớp 10 nâng cao để làm sở cho việc việc phân tích cách hình thành kiến thức sách giáo khoa Cụ thể, sâu nghiên cứu chất rắn kết tinh, chất rắn vơ định hình, biến dạng vật rắn, nở nhiệt vật rắn; chất lỏng, tượng bề mặt chất lỏng, chuyển thể chất, độ ẩm không khí… Để thực nhiệm vụ trên, tơi sử dụng phương pháp nghiên cứu lí thuyết để nghiên cứu tài liệu Bao gồm thu thập, lựa chọn, phân tích, tổng hợp từ tài liệu liên quan bao gồm tài liệu vật lí phổ thơng, vật lí đại cương, vật lí kỹ thuật, chương trình vật lí phổ thơng, truy cập internet … lựa chọn thông tin liên quan đến chương VII sách giao khoa vật lý 10 nâng cao hành Cấu trúc tiểu luận gồm phần : Phần I Mở đầu Phần II Phân tích số kiến thức chất rắn, chất lỏng chuyển thể Phần III Kết luận NỘI DUNG A Một số kiến thức I Các khái niệm - Chất rắn kết tinh, chất rắn vơ định hình - Biến dạng cơ, biến dạng nhiệt - Cấu trúc chất lỏng - Hiện tượng căng bề mặt chất lỏng - Hiện tượng dính ướt, khơng dính ướt - Hiện tượng mao dẫn - Sự chuyển thể, nóng chảy, sôi, ngưng tụ, đông đặc, khô, bão hòa - Độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm tương đối, độ ẩm cực đại II Các định luật Định luật Húc III Các ứng dụng - Ứng dụng chất rắn kết tinh - Ứng dụng biến dạng vật rắn - Ứng dụng tượng bề mặt chất lỏng - Ứng dụng chuyển thể chất B Phân tích số kiến thức chất rắn, chất lỏng chuyển thể I Chất rắn Trạng thái rắn trạng thái vật chất tích hình dạng xác định Các chất trạng thái rắn gọi chất rắn Chất rắn dạng vật chất đặc trưng tính ổn định hình dạng, có độ rắn định, có khả chống lại tác động học Xét cấu trúc, chất rắn chia làm hai loại: kết tinh (tinh thể) vơ định hình Xét theo tính dẫn điện: chất dẫn điện, chất bán dẫn, chất cách điện (điện môi) Chất rắn kết tinh Chất rắn kết tinh cấu tạo từ tinh thể Tinh thể gồm nguyên tử, phân tử ion (gọi chung hạt) xếp cách có trật tự, tuần hồn khơng gian Chính mà tinh thể có dạng hình học xác định Ví dụ hạt muối có dạng khối lập phương (hình 2.1.a), tinh thể phèn chua có dạng khối mặt (hình 2.1.b) a Các loại mạng tinh thể + Những đặc trưng mạng tinh thể Xét hình dạng bên ngồi coi tinh thể đa diện, khối giới hạn nhiều mặt Các mặt gọi mặt bờ Các giao tuyến mặt bờ gọi cạnh, giao điểm cạnh tạo thành đỉnh tinh thể Xét cấu trúc bên hạt phân bố theo trật tự, tuần hồn tồn khơng gian tinh thể gọi mạng tinh thể Nếu không xét đến dao động nhiệt hạt ta coi hạt nằm vị trí xác định gọi nút mạng Các nút mạng nằm đường thẳng tạo nên hàng mạng Các nút mạng nằm mặt phẳng tạo nên mặt mạng Tập hợp mặt mạng chia cắt không gian bên tinh thể thành hình hộp đồng gọi ô mạng Ô mạng nhỏ phản ánh cấu trúc tinh thể gọi sở Ơ sở xác định ba vectơ a, b, c ứng với ba cạnh hình hộp góc vectơ α , β , γ Các đại lượng a, b, c , α , β , γ gọi số mạng Chúng ta tạo nên tồn mạng tinh thể cách dịch chuyển ô mạng sở dọc theo ba phương với khoảng dịch chuyển vectơ a, b, c + Phân loại mạng tinh thể Cuối kỷ XIX, nhà tinh thể học người Pháp Bravais (1811-1863) tìm cách phân loại tinh thể chứng minh có 14 loại mạng tương ứng 14 loại ô sở Căn vào tính chất đối xứng loại mạng khơng gian ông chia chúng thành hệ : - Tam tà - Đơn tà - Trực thoi - Tứ giác - Lục giác - Lập phương b Các loại mạng vật lý Tuỳ theo chất hạt cấu tạo tinh thể đặc trưng lực liên kết hạt chia tinh thể thành loại: tinh thể ion, tinh thể nguyên tử, tinh thể kim loại, tinh thể phân tử, tinh thể có liên kết hyđro + Tinh thể ion Trong loại tinh thể hạt nút mạng ion dương hay âm Bản chất lực liên kết lực tương tác tĩnh điện ion mang điện trái dấu Các tinh thể ion dẫn điện nhiệt độ thấp dẫn điện tốt nhiệt độ cao Chúng hấp thụ mạnh xạ dải hồng ngoại Ví dụ tinh thể muối ăn NaCl có dạng khối lập phương + Tinh thể nguyên tử Các nút mạng loại tinh thể bị chiếm ngun tử trung hồ, chúng có liên kết cộng hoá trị, liên kết sinh nhờ có cặp điện tử góp chung cặp nguyên tử gần nhau, số cặp điện tử tương ứng với hoá trị nguyên tử Tinh thể kim cương tinh thể có liên kết cộng hóa trị Tinh thể loại có độ cứng cao dẫn điện nhiệt độ thấp + Tinh thể kim loại Loại tinh thể đặc trưng cho cấu trúc kim loại Các hạt chiếm vị trí xác định mạng ion dương kim loại Đó nguyên tử kim loại mà hay số electron lớp chúng tách trở thành electron tự Các electron dịch chuyển tự toàn mạng tinh thể (khí electron tự do) Trong tinh thể kim loại, nguyên tử liên kết tương tác ion dương với khí electron tự do.Tinh thể kim loại có tính dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt có độ dẻo cao + Tinh thể phân tử Các nút mạng tinh thể bị chiếm phân tử trung hoà Lực liên kết phân tử tinh thể gọi chung liên kết Van Der Waals Liên kết yếu chất rắn có tinh thể phân tử thường bền vững có nhiệt độ nóng chảy thấp + Tinh thể có liên kết hiđro Nguyên tử hiđro trung hịa có electron Trong số trường hợp, ngun tử hiđro liên kết lực hút đáng kể với hai nguyên tử khác tạo thành liên kết hiđro chúng Nó liên kết electron nguyên tử hiđro liên kết với nguyên tử cịn proton liên kết với ngun tử thứ hai nên kết hiđro liên kết với hai nguyên tử Liên kết tồn hợp chất có chứa hiđro với nguyên tố kim F, O, N tạo nên kết hợp phân tử, polime hóa… c Các đặc điểm tinh thể + Tính dị hướng tinh thể Các tính chất vật lý tinh thể tính chất học, tính dẫn nhiệt, dẫn điện, khúc xạ ánh sáng… theo phương khác không giống gọi tính dị hướng, ví dụ tinh thể than chì (graphit) + Tính đồng nhất: Trên tồn thể tích điểm khác có tính chất tương tự Nếu nghiên cứu tinh thể theo phương song song với qua điểm khác tinh thể ta thấy chúng có tính chất Tính đồng kết tất yếu tính tồn hồn mạng: Những nút tương đương lặp lại cách tuần hồn khơng gian mạng + Chất đơn tinh thể đa tinh thể Vật rắn cấu tạo từ tinh thể gọi vật rắn đơn tinh thể, ví dụ hạt muối, thạch anh… ảnh chụp tinh thể muối Vật rắn gồm nhiều tinh thể liên kết hỗn độn với gọi vật rắn đa tinh thể, ví dụ kim loại… + Chuyển động nhiệt tinh thể Các hạt cấu tạo nên tinh thể ln chuyển động xung quanh vị trí cân chúng gọi dao động nhiệt Vì hạt có liên kết nên tinh thể hệ dao động tử liên kết Vì có sai hỏng tinh thể nên tinh thể có nút trống dao động hạt dời chỗ Chất rắn vơ định hình Vật rắn vơ định hình khơng có cấu trúc tinh thể, nghĩa hạt cấu tạo vật phân bố hỗn độn bên vật Chính xác phân bố hạt có trật tự gần, tức số hạt gần chúng phân bố theo trật tự đó, song trật tự khơng lan rộng cho thể tích lớn hay tồn vật Ví dụ thủy tinh, nhựa thơng, hắc ín,… Các vật rắn vơ định hình có tính đẳng hướng, nghĩa tính chất vật lý chúng giống theo phương Căn vào cấu trúc bên người ta coi vật rắn vơ định khối lỏng có độ nhớt lớn đến mức khả chảy giữ ngun hình dạng coi chúng khối lỏng lạnh bị đơng cứng Vật rắn vơ định hình khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định Suốt q trình nóng chảy nhiệt độ biến thiên liên tục, khác với trình nóng chảy chất rắn kết tinh, có thay đổi khơng liên tục từ rắn sang lỏng nhiệt độ không đổi ứng với lúc tinh thể bị phá vỡ chuyển sang cấu trúc chất lỏng Có số chất lưu huỳnh, thạch anh, đường tồn dạng tinh thể dạng vơ định hình Dạng vơ định hình chất rắn bền dạng tinh thể dạng vơ định hình tương tác hạt lớn dạng tinh thể Vì vậy, để lâu số chất vơ định hình tự chuyển sang dạng tinh thể Có thể phân biệt dễ dàng vật thể vơ định hình với vật thể kết tinh đặc điểm dễ quan sát trạng thái lỏng mà vật thể vô định hình mang theo: - Tính đẳng hướng: tính chất vật lý theo phương khác -Phân biệt đường nóng chảy- đường cong thay đổi nhiệt độ vật thể theo thời gian vật thể nung nóng điểm nóng chảy: a) Vật thể vơ định hình: Đường cong biến thiên liên tục khơng có điểm nóng chảy xác địnhliên kết hạt khác lực 10 Giải thích tượng dính ướt khơng dính ướt Xét phần tử A chất lỏng chỗ tiếp giáp với thành bình Phân tử A chịu tác dụng hai lực r Flr r Fll Lực r Fll lực tương tác phân tử A với phân tử chất lỏng, lực hướng theo đường phân giác góc vng A Lực r Flr lực tương tác phân tử A với phân tử chất lỏng, lực vng góc với thành bình kéo A phía r r r Flr thành bình, tổng hợp lực chúng lực F Nếu làm cho tổng hợp lực F lệch phía thành bình ta nói có tượng dính ướt vật rắn r Dưới tác dụng tổng hợp lực F phân tử A di chuyển theo thành bình lên phía r tổng hợp lực F vng góc với mặt thống chất lỏng chỗ tiếp giáp Kết mặt thống chất lỏng cong lên phía (mặt cong lõm) Trong trường hợp r Fll r làm cho tổng hợp lực F lệch phía chất lỏng ta nói có tượng khơng dính ướt vật rắn 24 r Dưới tác dụng tổng hợp lực F phân tử A di chuyển theo thành bình hướng r xuống hợp lực F vng góc với mặt thoáng chất lỏng chỗ tiếp giáp Kết mặt thống chất lỏng cong xuống phía (mặt cong lồi) Hiện tượng mao dẫn Hiện tượng mực chất lỏng dâng lên hạ xuống ống có bán kính nhỏ, vách hẹp, khe hẹp … so với mực chất lỏng gọi tượng mao dẫn Nguyên nhân gây tượng mao dẫn tượng dính ướt khơng dính ướt, chúng làm cho mặt ngồi chất lỏng ống bị cong mặt cong gây nên áp suất phụ Trong trường hợp có áp suất phụ âm (mặt ngồi lõm xuống) kéo cột chất lỏng ống lên cao Trong trường hợp áp suất phụ dương (mặt ngồi lồi lên) nén cột chất lỏng xuống thấp Thí nghiệm tượng mao dẫn Cơng thức tính độ chênh lệch mực chất lỏng tượng mao dẫn - Đối với chất lỏng làm ướt vật rắn 25 Ta lấy ống mao dẫn tiết diện tròn, nhúng ống vào chất lỏng có hệ số căng mặt ngồi σ Mặt thống chất lỏng mặt cong lõm có dạng chỏm cầu Gọi tâm hình cầu C, bán kính R Do tượng căng bề mặt, mặt lõm khối lỏng ống có xu hướng trở thành phẳng để có diện tích bề mặt nhỏ nhất, nên tác dụng lên phần nước bên áp suất phụ p’ hướng lên Áp suất phụ có tác dụng ngược với áp suất ngồi lên mặt thống chất lỏng ống mao dẫn, làm cân thuỷ tĩnh nước ống bị đẩy lên áp suất thuỷ tĩnh ống mao dẫn với độ lớn áp suất phụ p’ Áp suất phụ mà bề mặt lõm tác dụng lên cột chất lỏng bên thương số lực kéo mép nước lên với tiết diện ống mao dẫn Lực kéo mép nước lên có độ lớn lực căng bề mặt nước ngược chiều Lực căng bề mặt nước ống mao dẫn: F = σ l = σπ d , d đường kính ống Gọi F’ lực kéo mép nước, thì: p' = F' = F Do đó: σπ d d π ÷   , cịn áp suất thuỹ tĩnh p = ρ gh Cho p = p ' , ta rút được: h= 4σ ρgd , cơng thức tính độ chênh lệch mực chất lỏng ống mao dẫn - Đối với trường hợp khơng dính ướt áp suất phụ p’ hướng xuống cột chất lỏng ống tụt xuống có cân áp suất thuỷ tĩnh ống chậu Các lập luận tương tự trường hợp 26 III Sự chuyển thể chất Khái niệm pha chuyển pha Pha tập hợp phần hệ nhiệt động, giống tất tính chất vật lí hố học, khơng phụ thuộc vào lượng chất Các pha tồn ngăn cách mặt ngăn cách có bề dày hữu hạn, thơng số hệ (thể tích, entrơpi,…) thay đổi cách nhảy vọt theo hướng từ pha sang pha Mặt phân giới pha có phần lượng gọi lượng bề mặt [1] Ví dụ: bình đựng nước nước hỗn hợp khơng khí với nước hệ hai pha: pha lỏng tức nước pha khí (hơi) gồm có khơng khí nước trộn lẫn Sự chuyển pha biến đổi vật chất từ pha sang pha khác Ví dụ, biến đổi chất từ trạng thái khí sang trạng thái rắn Biến đổi pha loại biến đổi pha có kèm theo nhận truyền nhiệt Đó biến đổi trạng thái vật chất nóng chảy, hố hơi,… chuyển từ biến thể tinh thể sang biến thể tinh thể khác Biến đổi pha loại loại biến đổi pha không kèm theo nhận truyền nhiệt Biến đổi pha loại hai xảy chất rắn (trừ trường hợp ngoại lệ biến đổi pha hêli lỏng Sự nóng chảy đơng đặc a Nhiệt độ nóng chảy Sự nóng chảy trình chất biến đổi từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng[4] Một vật rắn tự khơng nóng chảy được, muốn nóng chảy cần nhận nhiệt từ bên ngồi Nhiệt độ mà tới vật rắn nóng chảy gọi nhiệt độ nóng chảy hay điểm nóng chảy Dưới áp suất ngồi định, vật rắn kết tinh chất có nhiệt độ nóng chảy xác định nhiệt độ khơng đổi suốt thời gian nóng chảy vật ln ln nhận nhiệt từ bên ngồi Sau vật rắn nóng chảy nhiệt khối lỏng tiếp tục tăng ta đun nóng vật Quá trình chất biến đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn gọi đông đặc Sự đơng đặc xảy khối lỏng truyền nhiệt cho vật ngồi Nhiệt độ đơng 27 đặc không đổi suốt thời gian đông đặc khối nhiệt truyền cho vật Chất rắn kết tinh nóng chảy đơng đặc nhiệt độ điều kiện Chất rắn vơ định nhựa đường, thuỷ tinh, nhựa thơng,… bị nung nóng mềm dần lỏng nhiệt độ tăng liên tục Khi vật đơng đặc nhiệt độ chúng giảm liên tục Vậy chất vơ định hình khơng có nhiệt độ nóng chảy hay đơng đặc định Sử dụng thuyết động học phân tử để giải thích tượng nóng chảy đơng đặc sau: Khi nung nóng vật rắn kết tinh, động trung bình hạt cấu tạo vật rắn tăng lên chúng xa làm cho vật giãn nở Lúc phần động tăng thêm dùng để thắng lực tương tác hạt (lúc lực hút) làm cho tương tác tăng lên Tiếp tục nung nóng tương tác động trung bình hạt tiếp tục tăng nhiệt độ vật tăng Khi động trung bình hạt đủ lớn đến mức lực hút hạt khơng cịn giữ chúng nút mạng mạng tinh thể bị phá vỡ dần bắt đầu nóng chảy Tiếp tục nung nóng thì tượng nóng chảy tiếp diễn vật rắn nóng chảy hết Trong q trình nóng chảy nội vật tăng lên nhờ lượng cung cấp từ bên dạng truyền nhiệt Vì q trình nóng chảy, nhiệt độ hệ không đổi nên phần nội tăng thêm tăng hạt Hiện tượng đơng đặc giải thích tương tự b Nhiệt nóng chảy Khi nóng chảy vật rắn kết tinh ln nhận nhiệt từ ngồi, đơng đặc khối lỏng tỏa nhiệt Lượng nhiệt nhận vào nóng chảy nhiệt lượng toả đơng đặc Nhiệt lượng cần để làm nóng chảy hồn tồn đơn vị khối lượng chất nhiệt độ khơng đổi gọi nhiệt nóng chảy riêng (nhiệt nóng chảy), ký hiệu λ Đơn vị đo J/kg [4] Nhiệt nóng chảy xác định : Q = λ m c Sự biến đổi thể tích riêng chuyển thể Trong đa số trường hợp, thể tích riêng chất tăng lên nóng chảy giảm đơng đặc Song có trường hợp bất thường : nước đá nước, bitsmút rắn 28 bitsmút lỏng, gang cục gang lỏng … thể tích riêng chúng giảm nóng chảy tăng lên đơng đặc Sở dĩ cấu trúc pha rắn “rỗng” cấu trúc pha lỏng tương tác hạt pha rắn nhỏ tương tác pha lỏng Sự hóa ngưng tụ a Sự hóa Sự hóa q trình chất biến đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái Sự hóa bao gồm bay sôi Sự bay hóa xảy mặt thống chất lỏng nhiệt độ Hiện tượng bay giải thích sau: Ở nhiệt độ xác định, phân tử chất lỏng có động khác Vì lớp mặt ngồi khối chất lỏng có phân tử có động đủ lớn (lớn động trung bình) thắng lực hút phân tử chất lỏng gần chúng thoát khỏi khối lỏng tạo thành chất mặt thống Khi nhiệt độ tăng số phân tử có động đủ lớn nhiều nên số phân tử ngồi chất lỏng nhiều, độ bay tăng theo nhiệt độ Khi chuyển sang trạng thái hơi, phân tử chuyển động hỗn loạn bề mặt khối lỏng quay trở khối lỏng trở thành phân tử chất lỏng gọi ngưng tụ Sự ngưng tụ xảy đồng thời mặt thoáng chất lỏng làm giảm tốc độ bay b Nhiệt hóa Khi bay hơi, lượng chất lỏng lạnh dần dần phân tử có động lớn nên động trung bình phân tử lại chất lỏng giảm dần Để giữ nhiệt độ chất lỏng không thay đổi bay phải truyền nhiệt cho Nhiệt lượng gọi nhiệt hóa Q, bù vào phần nội bị tiêu thụ bay Nhiệt lượng cần để cung cấp cho đơn vị khối lượng trạng thái lỏng chuyển tất thành trạng thái nhiệt độ không đổi gọi nhiệt hóa riêng L (nhiệt hố hơi) đo đơn vị J/kg Cơng thức tính nhiệt hóa : Q = L.m c Hơi bão hịa Trên mặt thống chất lỏng xảy đồng thời hai trình bay ngưng tụ Ta giải thích tạo thành bão hòa sau: Khi bay hơi, số phân tử thoát khỏi chất lỏng đơn vị thời gian n hh qua đơn vị mặt ngồi (mặt thống) chất lỏng 29 số phân tử bay nhh tăng theo nhiệt độ Ở nhiệt độ n hh phụ thuộc vào chất chất lỏng Số phân tử bay vào chất lỏng đơn vị thời gian qua đơn vị mặt thoáng nhl Khi nhiệt độ tăng số phân tử ngưng tụ n hl tăng theo mật độ phân tử n0 tăng lên Lúc đầu nhh > nhl chất lỏng hóa Khi nhiệt độ định đó, chất lỏng bay nên mật độ phân tử n tăng lên kéo theo số phân tử hóa lỏng nhl tăng lên đến nhh = nhl có bão hịa Như trạng thái bão hòa trạng thái cân động với chất lỏng Khi xảy trạng thái bão hòa áp suất đạt giá trị cực đại gọi áp suất bão hòa pbh Hơi bão hịa có đặc tính sau đây: Thứ nhất, nhiệt độ khơng đổi áp suất bão hịa chất có giá trị định Thứ hai, với chất lỏng áp suất bão hòa phụ thuộc vào nhiệt độ Thứ ba, áp suất bão hịa khơng phụ thuộc vào thể tích d Sự sơi Sự sơi chất lỏng q trình hóa mạnh tạo thành bọt lịng chất lỏng, bọt qua mặt thống ngồi [4] Ta giải thích chế sơi sau: Để có sơi chất lỏng phải có bọt Điều kiện để có bọt áp suất khí bên bọt phải cân với áp suất bên nén bọt lại Các áp suất bên bọt khí gồm có áp suất bão hịa chất lỏng pbh, áp suất khí khác hịa tan chất lỏng p’ Các áp suất bên gồm có áp suất khí nén mặt thống chất lỏng p, áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng ρgh áp suất phụ gây 2α 2α pbh + p ' = p + ρ gh + R Khi bọt khí mặt cầu bọt R Như vậy, điều kiện tồn bọt khí 2α lớn R có giá trị nhỏ, mặt khác độ sâu h không lớn nên ρgh nhỏ so với p áp suất p’ không lớn Do độ sai lệch không lớn nên ta có pbh ≈ p Khi có điều kiện pbh ≈ p bọt khơng bị bóp vỡ lòng chất lỏng mà nhờ lực đẩy Ácsi-mét lên mặt thống vỡ tung tống ngồi Căn vào điều kiện sơi pbh ≈ p người ta rút định luật sơi : Dưới áp suất ngồi xác định p, chất lỏng sôi nhiệt độ t s ứng với áp suất bão hòa pbh 30 áp suất ngồi p Khi sơi nhiệt độ chất lỏng không thay đổi nên t s gọi nhiệt độ sôi Như vậy, nhiệt độ sôi phụ thuộc áp suất ngồi p 31 IV Độ ẩm khơng khí Độ ẩm khơng khí khía cạnh bay nước khí Hai phần ba Trái Đất bị nước bao phủ Lượng nước không ngừng bay tạo thành lớp nước khí dày từ 10 đến 17 km Mọi trình bay khí phụ thuộc độ ẩm khơng khí Việc khảo sát độ ẩm khơng khí có ý nghĩa quan trọng đời sống kỹ thuật Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối a khơng khí cho biết khối lượng nước tính gam chứa 1m3 khơng khí Độ ẩm cực đại Độ ẩm cực đại A khơng khí nhiệt độ cho biết khối lượng nước bão hịa tính gam chứa 1m3 khơng khí Độ ẩm tỉ đối Độ ẩm tỉ đối f = a A mơ tả mức độ ẩm khơng khí nhiệt độ tương ứng Độ ẩm tỉ đối lớn, nước khơng khí gần trạng thái bão hịa nước khó tiếp tục bay thêm khơng khí Những dự đốn thời tiết địi hỏi phải xác định xác đồng thời độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tỉ đối khơng khí Khi nhiệt độ tăng độ ẩm tuyệt đối độ ẩm cực đại tăng độ ẩm cực đại tăng nhanh nên độ ẩm tương đối giảm Độ ẩm tương đối có giá trị lớn nước khơng khí gần trạng thái bão hịa nước khó tiếp tục bay vào khơng khí Độ ẩm tuyệt đối vào buổi trưa thường cao vào buổi chiều, miền nhiệt đới cao miền ôn đới Ngược lại, độ ẩm tương đối thường có giá trị nhỏ vào buổi trưa, độ ẩm tương đối mùa đông thường lớn mùa hè Độ ẩm tương đối khơng khí thường cao vào khoảng 80% đến 90% tùy theo vùng địa lý Sự bay qua da có vai trị lớn việc điều hịa thân nhiệt Mà bay qua da phụ thuộc độ ẩm tuyệt đối khơng khí tức phụ thuộc vào độ ẩm tương đối Ngồi ra, nước khơng khí cịn có ảnh hưởng lớn đến độ bền vật liệu, ảnh hưởng đến trình sinh học… Đo độ ẩm 32 Để đo độ ẩm khơng khí người ta dùng ẩm kế cách đo thường cho giá trị gần Muốn đo xác phải đo gián tiếp thơng qua việc xác định điểm sương Biết nhiệt độ điểm sương dùng bảng ghi áp suất nước bão hòa độ ẩm cực đại ứng với nhiệt độ xác định để suy độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối Một số dụng cụ đo độ ẩm: a Ẩm kế tóc Cấu tạo gồm sợi tóc có đầu buộc cố định, đầu vắt qua ròng rọc nhỏ buộc vào vật nặng P Nếu độ ẩm tỉ đối khơng khí tăng (hoặc giảm sợi tóc C bị dãn (hoặc co lại) làm quay ròng rọc, kim S gắn với trục rịng rọc quay theo mặt chia độ ghi sẵn gía trị độ ẩm tỉ đối Ẩm kế tóc loại ẩm kế đơn giản dùng đo độ ẩm tỉ đối khơng khí có độ xác khơng cao b Ẩm kế khơ ướt Cấu tạo gồm hai nhiệt kế: nhiệt kế khơ nhiệt kế ướt Bầu nhiệt kế ướt quấn quanh lớp vải mỏng bị thấm ướt đầu lớp vải nhúng cốc nước nhỏ Nhiệt kế khô nhiệt độ không khí tk nhiệt kế ướt nhiệt độ bay ta nước trạng thái bão hoà Nếu khơng khí khơ độ ẩm tỉ đối nhỏ Khi nước bay từ lớp vải ướt nhanh bầu nhiệt kế ướt bị lạnh nhiều Hiệu nhiệt độ tk - ta phụ thuộc độ ẩm tỉ đối khơng khí Biết hiệu nhiệt độ tk - ta ta dùng bảng tra cứu để xác định độ ẩm tỉ đối không khí ứng với nhiệt độ nhiệt độ khơ 33 c Ẩm kế điểm sương Cấu tạo gồm bình trụ kim loại mạ sáng bóng đặt nằm ngang bên chứa phần ête lỏng Đầu ống có nhiều lổ nhỏ nhúng vào ête lỏng bình Đầu ống nối với bóp cao su dùng để bơm khơng khí vào bình 3, làm ête bay nhanh bình bị lạnh dần Khi nhiệt độ bình giảm xuống nhiệt độ ta đó, nước khơng khí trở nên bão hòa đọng thành sương Nhiệt độ ta gọi điểm sương Để dễ quan sát lúc sương xuất mặt trước bình 3, người ta lắp thêm vành tròn kim loại mạ sáng bóng cách nhiệt với bình mặt trước Đọc giá trị điểm sương nhiệt kế dựa vào bảng 42.1, ta xác định độ ẩm tỉ đối khơng khí nhiệt độ cho trước với độ xác cao d Ẩm kế điện tử Là thiết bị điện tử có kiểu dáng nhỏ gọn dạng để bàn treo tường, dùng để đo độ ẩm tương đối khơng khú Trong Ẩm kế có đầu dị nhạy với độ ẩm khơng khí, tất liệu đo hiển thị hình Ẩm kế 34 Thông thường Ẩm kế tích hợp ln đầu dị để đo ln nhiệt độ khơng khí Ngồi nhiệt kế điện tử đại có thêm tính tiện ích khác như: Hiển thị thời gian, lịch, hay thêm phần đo áp suất khí quyển, dự báo thời tiết, đặt giờ, lịch mặt trăng 35 KẾT LUẬN Nghiên cứu chương trình vật lý phổ thơng nhiệm vụ quan trọng người giáo viên trình dạy học môn Vật lý trường THPT, đặc biệt học viên cao học chuyên ngành LL & PPGD Vật lý Tiểu luận đạt số kết qủa: + Tổng hợp hệ thống kiến thức chương VII “Chất rắn chất lỏng Sự chuyển thể” thuộc chương trình Vật lý 10 nâng cao THPT + Đi sâu phân tích kiến thức thuộc phần “Chất rắn chất lỏng Sự chuyển thể” Qua tiểu luận, thân nắm vững, hiểu sâu sắc hệ thống hóa kiến thức phần Trong trình thực đề tài, thân cố gắng tìm hiểu, học hỏi, sâu vào đề tài, song khuôn khổ tiểu luận môn học thời gian làm đề tài ngắn vốn kiến thức cịn hạn hẹp chắn đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy bạn đóng góp ý kiến để tiểu luận hồn chỉnh 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Trọng Bái, Vũ Thanh Khiết (đồng chủ biên), Từ điển giáo khoa vật lí, nhà xuất giáo dục, 2007 PSG TS Nguyễn Huy Sinh, Giáo trình nhiệt học, nhà xuất giáo dục, 2006 Lê Văn, Vật lí phân tử nhiệt học, nhà xuất giáo dục, 1978 Bùi Trọng Tuân, Vật lí phân tử nhiệt học, nhà xuất giáo dục, 1999 Lê Công Triêm, Lê Thúc Tuấn, Bài giảng phân tích chương trình Vật lý trung học phổ thông, ĐHSP Huế, 2001 Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên) số tác giả, Sách giáo khoa; Sách giáo viên Vật lí 10 Nâng cao, Nhà xuất giáo dục, 2006 Lê Trọng Tường (chủ biên) số tác giả, Sách tập Vật lí 10 Nâng cao, Nhà xuất giáo dục, 2006 Lương Duyên Bình (tổng chủ biên) số tác giả, Sách giáo khoa; Sách giáo viên, sách tập Vật lí 10 , Nhà xuất giáo dục, 2006 Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực chương trình sách giáo kkhoa: Bộ giáo dục đào tạo 37 ... dụng - Ứng dụng chất rắn kết tinh - Ứng dụng biến dạng vật rắn - Ứng dụng tượng bề mặt chất lỏng - Ứng dụng chuyển thể chất B Phân tích số kiến thức chất rắn, chất lỏng chuyển thể I Chất rắn Trạng... : Phần I Mở đầu Phần II Phân tích số kiến thức chất rắn, chất lỏng chuyển thể Phần III Kết luận NỘI DUNG A Một số kiến thức I Các khái niệm - Chất rắn kết tinh, chất rắn vơ định hình - Biến... A Một số kiến thức I Các khái niệm II Các định luật III Các ứng dụng .4 B Phân tích số kiến thức chất rắn, chất lỏng chuyển thể I Chất rắn