NHIỆT VÀ NHIỆT ĐỘ

NHIỆT VÀ NHIỆT ĐỘ

Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 1 MỤC LỤC @@@&??? Lời cảm tạ Trang 1 Mục lục .2 Phần Mở đầu .3 Phần Nội dung .5 § 1. Nhiệt độ và nhiệt biểu 5 § 2. Phép đo nhiệt độ .11 § 3. Một số khái niệm về nhiệt độ .14 3.1. Khái niệm về nhiệt độ trong thuyết động học phân tử.14 3.2. Khái niệm về nhiệt độ trong nhiệt động học .16 § 4. Nhiệt độ là gì? 19 § 5. Nhiệt lượng và bản chất của nhiệt 26 5.1. Nhiệt có phải là một chất không? .29 5.2. Nhiệt có phải là một dạng năng lượng không? 29 5.3. Nhiệt và nhiệt độ có phải là một không? 30 5.4. Nhiệt làm thay đổi thế năng của các phân tử 31 § 6. Nhiệt độ và nhiệt dung 32 § 7. Một vài trường hợp mở rộng của nhiệt độ .39 § 7.1. Nhiệt độ tuyệt đối âm 39 7.1.1. Hệ spin .39 7.1.2. Nhiệt độ tuyệt đối âm 42 7.1.3. Phương pháp thu nhiệt độ thấp và siêu thấp .47 § 7.2. Một số tính chất của vật chất ở nhiệt độ thấp. Hiện tượng siêu chảy 52 7.2.1. Hiện tượng .52 7.2.2. Tính chất siêu chảy của He II theo quan điểm của thuyết lượng tử 53 § 7.3. Nhiệt độ và trạng thái của vật chất 54 § 7.4. Nhiệt độ và bức xạ .58 Kết luận 60 Tài liệu tham khảo 61 Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 2 Phần MỞ ĐẦU @@@&??? 1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Việc chuyển từ nghiên cứu cơ học sang nghiên cứu vật lý phân tử và nhiệt học là một giai đoạn mới có tính chất nguyên tắc trong hoạt động nhận thức của học sinh, trong sự hình thành và phát triển thế giới quan vật lý, thế giới quan khoa học của các em. Chất lượng mới của các hiện tượng nhiệt so với các hiện tượng cơ học được giải thích bằng hai sự kiện: cấu trúc gián đoạn của chất và số rất lớn các hạt tương tác (phân tử, nguyên tử, ion). Vì thế, việc giải thích các hiện tượng nhiệt đòi hỏi đưa ra khái niệm vật lý mới, trước hết là những khái niệm nhiệt độ, nội năng, nhiệt lượng, nhiệt dung, cân bằng nhiệt, tính có hướng của quá trình nhiệt, đònh luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng . Một trong những vấn đề mà học sinh dễ nhầm lẫn nhất khi học phần Vật lý phân tử và nhiệt học đó là giữa nhiệt và nhiệt độ. Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như hiện nay, cả trong khoa học cũng như trong giảng dạy mọi vấn đề cần phải được rõ ràng và đảm bảo tính chính xác của nó. Thêm vào đó, để kiến thức của học sinh về nhiệt thu nhận được ở trường phổ thông được phát triển và đạt tới sự khái quát hóa khoa học khá rộng thì cần phải đào sâu các khái niệm trên. Chính vì những điều này nên tôi mạnh dạn chọn đề tài “ Nhiệt và nhiệt độ” để nghiên cứu. 2. NHỮNG VẤN ĐỀ ĐẶT RA CHO ĐỀ TÀI: Đề tài hướng đến việc đi sâu phân tích các khái niệm nhiệt độ, nhiệt lượng, nhiệt dung, nhiệt dung riêng Tìm hiểu những dụng cụ mà trước đây các nhà vật lý đã dùng làm nhiệt biểu như: nhiệt biểu thủy ngân, nhiệt biểu rượu .Ngoài ra những vấn đề như nhiệt độ tuyệt đối âm, một số tính chất của vật chất ở nhiệt độ thấp, hay nhiệt độ và trạng thái của vật chất .Đó là mục tiêu thứ hai mà đề tài hướng tới nhằm làm rõ thêm về nhiệt độ. Đối với giáo viên Vật lý, việc đi sâu nghiên cứu vật lý phân tử và nhiệt học nói chung, phần nhiệt và nhiệt độ nói riêng sẽ giúp ích rất nhiều trong công tác giảng được sâu sắc và chính xác. Đối với học sinh phổ thông, việc nắm vững các khái niệm nhiệt và nhiệt độ sẽ là một nền tản vững chắc để chuẩn bò cho những bước tiếp theo trong việc tiếp nhận các kiến thức về nhiệt học. Học sinh sẽ cảm thấy tự Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 3 tin hơn, vững tâm hơn khi tiếp thu đến phần Nguyên lý thứ nhất và Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học. Tôi hy vọng đề tài sẽ là một tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác giảng dạy và học tập phần Vật lý phân tử và nhiệt học trong nhà trường phổ thông. Mặc dù hết sức cố gắng, song nội dung đề tài không sao tránh khỏi các sai sót. Rất mong quý thầy cô, các bạn sinh viên vui lòng đóng góp ý kiến để được hoàn thiện hơn. Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 4 Phần NỘI DUNG §.1.NHIỆT ĐỘ VÀ NHIỆT BIỂU @@@&??? Chúng ta đều biết rằng: nếu cho hai vật được đốt nóng khác nhau, tiếp xúc với nhau, thì vật nóng hơn sẽ lạnh đi, còn vật kia sẽ nóng lên. Khi đó ta nói rằng hai vật đã trao đổi nhiệt với nhau. Trao đổi nhiệt chính là một dạng truyền năng lượng. Ta cảm thấy một vật là nóng lên nếu nó làm nóng tay ta, nghóa là đang truyền cho tay ta năng lượng. Ngược lại nếu ta cảm thấy vật là lạnh thì điều đó có nghóa là nó đã đang lấy bớt năng lượng ở tay ta. Đối với vật cho ta bớt nhiệt (tức là cho bớt năng lượng bằng cách trao đổi nhiệt ) thì chúng ta nói rằng nhiệt độ của nó cao hơn nhiệt độ của vật lấy được bên đó. Như vậy, để xét một vật lạnh đi hay nóng lên trong quá trình tiếp xúc với vật này hay vật khác, người ta dùng khái niệm nhiệt độ. Theo quan điểm vó mô:Nhiệt độ là một khái niệm vật lý dùng làm thước đo mức độ nóng lạnh của một vật. Nóng-Lạnh là cảm giác của từng người, nó tùy thuộc vào tâm sinh lý, và hoàn cảnh của người đó. Chẳng hạn nhúng tay trái vào nước nóng và tay phải vào nước đá và để một lúc cho quen, rồi cho cả hai tay vào một chậu nước ấm thì tay trái có cảm giác lạnh mà tay phải có cảm giác nóng. Như vậy cảm giác là chủ quan không thể dùng làm thước đo nhiệt độ. Trong thời kỳ đầu xây dựng ngành vật lý thực nghiệm, người ta đã khắc phục đặc điểm nói trên bằng cách đưa ra một dụng cụ đo nhiệt độ là “nhiệt biểu thủy ngân”, và thiết lập một thang đo nhiệt độ gọi là “nhiệt giai bách phân”. Để làm cơ sở cho hoạt động của các nhiệt biểu ta có thể sử dụng các đặc tính khác nhau của vật nhạy cảm với nhiệt độ. Người ta thường dùng tính chất “dãn nở” của các vật khi nhiệt độ tăng lên. Cụ thể là, nếu khi tiếp xúc với các vật khác nhau, vật nhiệt biểu thay đổi thể tích của nó không như nhau thì điều đó có nghóa là các vật có nhiệt độ khác nhau. Khi thể tích của vật nhiệt biểu lớn hơn thì có nghóa là nhiệt độ cao hơn, còn khi thể tích nhỏ hơn thì nhiệt độ là thấp hơn. (Dó nhiên chúng ta cũng có thể quan niệm ngược lại). Nhiệt biểu thủy ngân là một bầu thủy tinh có vỏ mỏng, dung tích chừng một vài phần mười cm 3 đến vài cm 3 , tận cùng bằng một ống mao dẫn dài, bán kính đều đặn, trong chứa đầy thủy ngân. Khi nhúng bầu thủy ngân vào nước đá đang tan, thủy ngân dừng ở một mức mà ta qui ước là 0 0 ; khi nhúng bầu thủy ngân vào hơi nước sôi ở Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 5 điều kiện tiêu chuẩn, thủy ngân dâng lên đến vạch 100. Đem chia phần ống mao dẫn từ vạch 0 đến vạch 100 làm 100 khoảng đều nhau, mỗi khoảng gọi là 1 độ bách phân hay độ C. Để đònh nghóa các nhiệt độ nằm ngoài khoảng nói trên, ta dùng phương pháp ngoại suy: tiếp tục chia độ ống mao dẫn về phía trên của vạch 100 và phóa dưới 0 theo cùng một độ lớn như cũ, ta có các nhiệt độ trên 100 0 C và dưới 0 0 C. Tuy nhiên, cách ngoại suy ấy cũng bò hạn chế: ở nhiệt độ thấp, thủy ngân có thể bò hóa rắn và ở nhiệt độ cao, nó hóa hơi. Cho nên với nhiệt biểu thủy ngân ta không thể xác đònh được nhiệt độ khoảng vài chục độ dưới số không, và khoảng vài ba trăm độ trên số không. Đối với các nhiệt độ nằm trên hoặc dưới các giới hạn đó người ta phải làm phép ngoại suy theo một kiểu khác. Chọn một vật liệu khác làm nhiệt biểu: chia độ nhiệt biểu mới này theo nhiệt biểu thủy ngân trong miền làm việc của nhiệt biểu thủy ngân, rồi ngoại suy theo cách đã mô tả trên đây chỉ những miền mà nhiệt biểu thủy ngân không hoạt động được. Việc này nói thì đơn giản nhưng thực tế lại rất phức tạp và thông số vật lý của loại vật liệu mới này không biến đổi tuyến tính theo nhiệt độ được đònh nghóa bằng nhiệt giai bách phân, lấy nhiệt biểu thủy ngân làm cơ sở. Nhiệt biểu bằng các vật liệu mới sẽ có thang chia độ không tuyến tính, và người ta không biết sẽ chia độ ở ngoài vùng nhiệt độ chuẩn như thế nào là đúng. Nói tóm lại, các đònh nghóa nhiệt độ như trên có vẻ khách quan song thực tế đầy rẫy các nhân tố chủ quan. Trước hết ta không thể giải thích được tại sao lại phải gọi nhiệt độ nước đá đang tan là 0 và nhiệt độ hơi nước sôi là 100. Sau nữa cũng không có lý do khách quan nào bắt buộc dùng thủy ngân làm vật liệu để chế tạo nhiệt biểu. Nhưng điều đáng lưu ý nhất là nhiệt độ đònh nghóa như vậy không phải là đại lượng đo được vì ta không thể nói được tỷ lệ của hai nhiệt độ; không thể nói nhiệt độ 100 0 C lớn gấp đôi nhiệt độ 50 0 C được. Người ta đã cố gắng rất nhiều để giải quyết hai vấn đề quan trọng: 1.Tìm một chất làm nhiệt biểu để có thể xác đònh nhiệt độ từ thấp tới cao vì cách chia độ đơn giản. 2. Xây dựng bằng lý thuyết một nhiệt giai đảm bảo nhiệt độ đònh nghóa trong nhiệt giai ấy là một đại lượng đo được (theo nghóa có thể lập được tỷ số của hai nhiệt độ). Nhiều loại chất lỏng khác nhau đã được dùng làm nhiệt biểu; chẳng hạn rượu êtylic , toluen,… Nhiệt biểu bằng êtylic có thể xác đònh được nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hóa rắn của thủy ngân, song nếu cũng chia độ như đã làm với nhiệt Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 6 biểu thủy ngân thì nhiệt độ xác đònh bởi nhiệt biểu rượu và nhiệt biểu thủy ngân sẽ khác nhau; nhiều loại thủy ngân khác cũng được dùng làm bầu nhiệt biểu, và kết quả cũng chỉ chênh lệch nhau ít nhiều. Để hạn chế đến mức tối đa những sai lệâch kiểu như vậy, người ta phải tìm một loại vật liệu mà thông số vật lý thay đổi rất nhiều theo nhiệt độ, và cấu trúc vật liệu đó không thay đổi trong mọi vùng nhiệt độ. Dùng vật liệu ấy làm nhiệt biểu có thể không cần để ý đến vai trò của bình chứa vật liệu- nó cũng không thay đổi thể tích theo nhiệt độ, và chỉ cần một nhiệt biểu để đo nhiệt độ từ thấp đến cao. Vật liệu lý tưởng mà người ta đã chọn được là hrô ở áp suất rất thấp, vì ở trạng thái khí nên nếu giữ thể tích không đổi áp suất của nó tăng lên theo nhiệt độ; trong nhiệt giai bách phân được đònh nghóa từ nhiệt biểu thủy ngân, áp suấât chất khí tăng tuyến tính theo nhiệt độ, cho nên dùng cách chia độ như đã làm với nhiệt biểu thủy ngân, nhiệt giai bách phân được đònh nghóa từ nhiệt biểu H 2 trùng với nhiệt giai bách phân được đònh nghóa từ nhiệt biểu thủy ngân. Mặt khác trừ nhiệt độ cực thấp, hrô nói chung ở dạng khí, cho nên một nhiệt biểu hrô có thể dùng để xác đònh các nhiệt độ từ thấp đến cao. Nhiệt biểu hrô hiện nay được chọn là nhiệt biểu chuẩn. Một độ trong nhiệt giai bách phân hrô được đònh nghóa là 1/100 của chênh lệch áp suất của một bình hrô thể tích không đổi, ở nhiệt độ nước đá đang tan và nhiệt độ hơi nước sôi trong điều kiện áp suất tiêu chuẩn. Nó cũng trùng với 1 độ trong nhiệt giai bách phân xác đònh bằng nhiệt biểu thủy ngân. Có thể nói khí lý tưởng-một chất khí rất loãng đến nỗi ta có thể coi các hạt cấu thành nó không tương tác với nhau và không có thể tích riêng- là một nhiệt biểu “đúng đắn” nhất. Thực vậy, ta có thể thấy ngay rằng nước dãn nở khác rượu; rượu dãn nở khác thủy tinh; thủy tinh dãn nở khác sắt. Thế nhưng, hrô (như đã nói ở trên), ôxi, nitơ, hay bất kỳ một chất khí nào khác ở trạng thái rất loãng (đến đủ để ta có thể gọi nó là khí lí tưởng) sẽ dãn nở một cách hòan toàn như nhau khi ta đốt nóng chúng. Như vậy cơ sở để xác đònh nhiệt độ trong vật lý học là “sự biến thiên thể tích của một lượng khí lý tưởng xác đònh”. Chỉ có điều là: do tính dễ nén của chất khí cho nên ta cần chú ý luôn giữ cho khối khí có áp suất không đổi. Để chia độ nhiệt biểu khí, ta cần phải đo chính xác thể tích V 0 và V 100 của khối khí mà ta lựa chọn ở các nhiệt độ 0 0 (nước đá đang tan) và 100 0 (nước sôi), sau đó chia hiệu thể tích V 100 và V 0 ra làm 100 phần bằng Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 7 nhau. Nói khác đi, mỗi độ biến thiên của thể tích khối khí bằng )VV( 100 1 0100 − sẽ tương ứng 1 0 bách phân hay nhiệt độ Cenziut (1 0 C). Giả sử khi tiếp xúc với một vật nào đó ứng với nhiệt độ (t 0 C) là bao nhiêu? Dễ dàng ta thấy rằng: 0100 0 0 0100 0 0 VV VV 100 Ct lànghóa;100. VV VV Ct − − = − − = Nhờ đẳng thức này ta có thể tìm ngay được nhiệt độ t 0 C ứng với mỗi thể tích V và ta có một thang nhiệt độ (nhiệt giai) thường dùng. Khi nhiệt độ tăng lên thì thể tích của khối khí tăng theo tương ứng một cách không hạn chế; nghóa là không có một giới hạn lý thuyết nào đối với sự tăng nhiệt độ. Thế nhưng, ta thấy rằng nhiệt độ âm trong nhiệt giai bách phân lại có một giới hạn dưới. Khi hạ thấp nhiệt độ thì điều gì sẽ xảy ra? Khi đó các chất khí thực sẽ biến thành chất lỏng và khi tiếp tục hạ nhiệt độ xuống nữa chúng sẽ rắn đặc lại: các phân tử khí được ngưng kết lại trong một thể tích nhỏ. Nhưng đối với nhiệt biểu chứa khí lý tưởng của chúng ta thì thể tích đó sẽ bằng bao nhiêu? Ta đã biết các phân tử của khí lý tưởng không tương tác với nhau và không có thể tích riêng. Như vậy khi hạ nhiệt độ xuống mãi, thể tích của khối khí lý tưởng sẽ giảm đến 0. Trong thực tế ta có thể tạo nên những chất khí có tính chất gần giống như khí lý tưởng; muốn vậy, ta chỉ cần cho vào nhiệt biểu các chất khí ngày càng loãng. Theo công thức đã nêu trên, thể tích bằng 0 tương ứng với nhiệt độ nhỏ nhất, nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ 0 tuyệt đối (hay gọn hơn, độ 0 tuyệt đối). Để xác đònh vò trí của độ 0 tuyệt đối trong nhiệt giai Xenziut, ta đặt V=0 trong công thức trên. Như vậy nhiệt độ 0 tuyệt đối sẽ bằng: C VV V 0 0100 0 100. − − ; nhiệt độ đó xấp xỉ bằng:-273 0 C. Như vậy, có nghóa là không thể có những nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ 0 tuyệt đối, bởi vì chúng ứng với các nhiệt độ âm của chất khí. Nói một cách khác, không thể tạo (thu) được một nhiệt độ thấp hơn độ 0 tuyệt đối, cũng như không thể chế tạo ra được một sợi dây có đường kính nhỏ hơn 0. nhiệt độ 0 tuyệt đối, vật không thể lạnh thêm hơn nữa, nghóa là ta không thể lấy bớt năng lượng từ vật đó ra. Nói khác đi, ở nhiệt độ 0 tuyệt đối, các vật (và các hạt cấu thành vật) có năng lượng cực tiểu. Điều đó chỉ ra rằng, ở nhiệt độ 0 tuyệt đối, động năng của các hạt bằng 0 còn thế năng có trò số cực tiểu. Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 8 Bởi vì nhiệt độ 0 tuyệt đối là nhiệt độ thấp nhất, cho nên trong vật lý học, đặc biệt là trong các lónh vực vật lý liên quan đến nhiệt độ thấp, người ta hay dùng nhiệt giai tuyệt đối (còn gọi là nhiệt giai Kenvin, trong đó nhiệt độ được tính từ nhiệt độ 0 tuyệt đối và được ký hiệu là T 0 K). Rõ ràng là T=(t 0 + 273) K. Trong nhiệt giai đó, nhiệt độ trong phòng là vào khoảng 300 0 K. Công thức nhiệt biểu khí xác đònh nhiệt độ T theo nhiệt giai tuyệt đối được viết dưới dạng: 273.100)( 0100 0 + − − = VV VV KT Vận dụng đẳng thức: 00100 0 273 :;273 100 V VT rasuytanàythứccôngtừ VV V == − Như vậy nhiệt độ tuyệt đối tỷ lệ với thể tích của khối khí lý tưởng. Để đo nhiệt độ một cách chính xác người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Trong khoảng nhiệt độ khá rộng các nhiệt biểu thuỷ ngân, nhiệt biểu rượu (đối với các vùng đòa cực) và các nhiệt biểu khác nhau được chia theo nhiệt biểu khí. Tuy vậy, chúng không thuận tiện cho việc đo các nhiệt độ gần độï 0 tuyệt đối (thấp hơn 0.7 0 K) khi đó tất cả các nhiệt độ cao hơn 600 0 C (lúc này các chất khí có thể “thấm” qua thuỷ tinh). Đối với các nhiệt độ rất cao và rất thấp, người ta sử dụng các nguyên tắc khác nhau để đo nhiệt độ. Có rất nhiều phương pháp thực dụng để đo nhiệt độ, trong số đó có các dụng cụ dựa trên các hiện tượng điện đóng vai trò lớn. Chỉ có điều quan trọng cần phải chú ý là: trong bất kỳ phép đo nhiệt độ nào ta cũng cần phải đảm bảo được rằng nhiệt giai đo được trùng với nhiệt độ đo bằng nhiệt kế khí. Các nhiệt độ khá cao xuất hiện trong các lò và các ngọn lửa đèn khí, vào khoảng 220-280 0 C. Các nhiệt độ cao hơn được áp dụng trong ngành luyện kim (trong các lò nấu thép nhiệt độ đạt tới 2000 0 C), và bằng hồ quang điện ta có thể thu được nhiệt độ 5000 0 C. Nhiệt độ siêu cao xuất hiện trong vụ nổ nguyên tử, theo các phép tính gián tiếp, nhiệt độ ở trung tâm nổ đạt tới hàng triệu độ. Trong những năm gần đây, trong các phòng thí nghiệm của Tây Âu, Liên Bang Nga, Mó, người ta đã cố gắng tạo các nhiệt độ siêu cao trong các thiết bò thí nghiệm đặc biệt (mang tên Ôgra, Zêta,…) và trong khoảng thời gian rất ngắn đã thu được nhiệt độ tới hai Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 9 triệu độ. Trong tự nhiên, các nhiệt độ siêu cao đã có, không phải trên Trái đất, mà là ở trên các thiên thể khác. Đặc biệt trong lòng Mặt trời, nhiệt độ đạt tới hàng triệu độ; nhưng mặt ngoài của các sao có nhiệt độ không cao lắm, không quá 20000 0 C và mặt ngoài của Mặt trời chỉ nóng tới 6000 0 C. Như vậy vấn đề quan trọng thứ nhất mà ta đã nói trên kia coi như đã được giải quyết. - Vấn đề thứ hai là đònh nghóa nhiệt độ thế nào để nó trở thành đại lượng đo được, cũng đã được giải quyết. Ta sẽ nói kỹ hơn trong phần đònh luật thứ hai của nhiệt động lực học, tỷ số của hai nhiệt độ T 1 và T 2 ( với T 1 >T 2 ) được đo bằng tỷ số của nhiệt lượng mà một động cơ nhiệt thuận nghòch trao đổi với hai nguồn nhiệt đó: 2 1 2 1 Q Q T T = . Với Q 1 là nhiệt lượng mà động cơ thuận nghòch nhận ở nguồn nóng. Q 2 là nhiệt lượng nhả ra cho nguồn lạnh. Tỷ số này độc lập với cách chế tạo động cơ và vật liệu dùng làm động cơ. Các nhiệt độ T 1 và T 2 là nhiệt độ tuyệt đối cho bởi một nhiệt biểu dùng khí lý tưởng; H 2 ở áp suất thấp cũng là một chất khí như vậy. Cho nên nhiệt độ tuyệt đối (độ K) là một đại lượng vật lý đo được. Việc chứng minh đònh luật thứ hai nhiệt động lực học tương đối phức tạp cho nên phần nào làm mất đi bản chất vật lý của nhiệt độ. Vật lý học phân tử và vật lý học thống kê đã làm sáng tỏ bản chất của đại lượng này: Nhiệt độ là thước đo “động năng trung bình” của chuyển động nhiệt của phân tử. Thật vậy, khi ta cung cấp năng lượng cho một vật nào đó-chẳng hạn một khối khí-bằng cách khuấy mạnh nó, thì vật đó sẽ nóng lên. Năng lượng mà ta cung cấp ắt phải truyền cho từng phân tử làm cho động năng của phân tử tăng lên; sự tăng nhiệt độ chính là biểu hiện của sự tăng động năng trung bình của chuyển động phân tử: T~w . Như vậy, nhiệt độ là một khái niệm chỉ tồn tại đối với một tập thể gồm rất nhiều phân tử. Ta chỉ nói được nhiệt độ của một khối khí, một lượng nước, một vật rắn mà không thể nói nhiệt độ của một phân tử. Cũng như mọi giá trò trung bình khác, nhiệt độ có những thăng giáng và thăng giáng tỷ đối tỷ lệ với : N 1 ; Trong đó N là tổng số phân tử trong vật đang xét với 1 kmol khí, chứa 6,023.10 26 phân tử, thăng giáng tỷ đối rất bé, cỡ Nhiệt và nhiệt độ GVHD:Nguyễn Thò Bưởi SVTH: Võ Công Nghi 10 10 -13 ; thăng giáng ấy vượt quá độ nhạy của hầu hết thiết bò đo nhiệt độ, nên “nhiệt độ” của một hệ cô lập là ổn đònh theo thời gian, chính vì thế nó được coi như một “thông số trạng thái” của các vật. wwwwwwwwYYYYYYwwwwwwww §2.PHÉP ĐO NHIỆT ĐỘ @@@&??? Để hiểu sâu hơn về nhiệt độ, ta thử tìm hiểu xem người ta đã thực hiện phép đo nhiệt độ như thế nào? Bắt đầu thế kỷ XVII, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã yêu cầu phải tìm ra cách xác đònh mức độ nóng, lạnh bằng những chỉ tiêu khách quan, Galilê đã phát minh ra ống nhiệt nghiệm. Đó là là một dụng cụ dựa vào sự nở của không khí để xác đònh một cách đònh tính mức độ tăng, giảm của sự nóng, lạnh: không khí trong bầu tròn phía trên ống nóng lên hoặc lạnh đi thì mực nước trong ống hạ xuống hoặc nâng lên (hình 1). Một số nhà khoa học khác đã gắn một thang chia độ vào ống nhiệt nghiệm và cải tiến nó đôi chút để thực hiện những phép đo đònh lượng. Thế là nhiệt kế ra đời. Cách chia độ các nhiệt kế lúc ban đầu là hoàn toàn tuỳ tiện, theo ý thích riêng của mỗi nhà khoa học. Vì vậy khi trao đổi thông tin khoa học với nhau, họ không hiểu được ý nghóa các số đo của các nhiệt lượng kế do người khác chế tạo và sử dụng. Từ đó đã Hình 1. Ống nhiệt nghiệm của Galilê.