14:31:3727/04/2020
Phích hay Bình Thủy là một vật dụng phổ biến thường có trong mỗi gia đình, chúng được chế tạo để ngăn cản sự truyền nhiệt bằng đối lưu ra bên ngoài, nhờ đó mà phích giữ được nước nóng lâu dài. Hay ánh sáng mặt trời truyền xuống trái đất thông qua hiện tượng bức xạ nhiệt.
Vậy hiện tượng đối lưu là gì? bức xạ nhiệt là gì? chúng ta sẽ cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây, đồng thời qua đó trả lời mọt số câu hỏi và bài tập vận dụng về đối lưu và bức xạ nhiệt.
I. Đối lưu
- Thí nghiệm hiện tượng đối lưu: Đặt một gói nhỏ đựng các hạt thuốc tím vào đấy của một cốc thủy tinh đựng nước rồi dùng đèn còn đun nóng cốc nước ở phía có đặt thuốc tím h.23.2 sau:
° Trả lời: Nước màu tím không di chuyển một cách hỗn độn mà di chuyển thành dòng từ dưới lên.
* Câu C2 trang 80 SGK Vật Lý 8: 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 để vật nổi lên, chìm xuống đã học trong phần cơ học].
° Trả lời: Khi đun nước ở phía dưới đáy nóng lên trước và nở ra, trọng lượng riêng của lớp nước này trở 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 đốì lưu.
* Câu C3 trang 80 SGK Vật Lý 8: Tại sao biết được nước trong cốc đã nóng lên?
° Trả lời: Nhờ quan sát số chỉ của nhiệt kế nhúng trong cốc mà ta biết nước nóng lên.
⇒ Nhận xét: Sự truyền nhiệt năng nhờ tạo thành các dòng như trong thí nghiệm trên gọi là sự đối lưu. Sự đối lưu cũng xảy ra trong chất khí.
¤ Câu hỏi vận dụng
* Câu C4 trang 81 SGK Vật Lý 8: Trong thí nghiệm ở hình 23.3, 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 của ngọn nến, do có sự đối 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 này tạo thành sự đối lưu như ta quan sát thấy.
* Câu C5 trang 81 SGK Vật Lý 8: Tại sao muốn đun nóng chất lỏng và chất khí phải đun từ phía dưới?
° Trả lời: Vì trong chất lỏng và chất khí có hiện tượng đối 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 đối lưu.
* Câu C6 trang 81 SGK Vật Lý 8: Trong chân không và trong chất rắn có xảy ra đối lưu không? Tại sao?
° Trả lời: Trong chân không và trong chất rắn không có hiện tượng đối lưu, vì chân không là môi trường không có phân tử khí nào còn trong chất rắn các phân tử kiên kết nhau rất chặt chẽ, chúng không thể di chuyển thành dòng được.
⇒ Kết luận: Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí.
II. Bức xạ nhiệt
- Thí nghiệm hiện tượng bức xạ nhiệt: Một bình cầu đã phủ muội đèn, trên nút có gắn 1 ống thủy tinh, trong ống thủy tính có giọt nước màu. Bình đặt gần 1 nguồn nhiệt như ngọn lửa đèn cồn như hình 23.4 dưới đây:
- Lấy miếng gỗ chắn giữa nguồn nhiệt và bình như sau:
* Câu C7 trang 81 SGK Vật Lý 8: Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B chứng tỏ điều gì?
° Trả lời: Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B. Hiện tượng đó chứng tỏ không khí trong bình đã nhận được nhiệt, nóng lên và nở ra.
* Câu C8 trang 81 SGK Vật Lý 8: Giọt nước màu dịch chuyển trở 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.
* Câu C9 trang 82 SGK Vật Lý 8: Sự truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới bình có phải là dẫn nhiệt và đối lưu không? Tại sao?
° Trả lời: Không phải là dẫn nhiệt vì không khí là chất dẫn nhiệt rất kém, cũng không phải là đối lưu vì trong trường hợp này nhiệt truyền theo đường thẳng.
⇒ kết luận: - Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả trong chân không.
- Vật có bề mặt càng xù xì và màu càng sẫm thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều. Ngược lại, vật có bề mặt càng nhẵn và màu càng sáng thì hấp thụ tia nhiệt càng ít.
* Câu C10 trang 82 SGK Vật Lý 8: Tại sao trong thí nghiệm ở hình 23.4 bình chứa không khí lại được phủ muội đèn?
° Trả lời: Bình chứa không khí được phủ muội đèn là để tăng khả năng hấp thụ các tia nhiệt cho bình chứa.
* Câu C11 trang 82 SGK Vật Lý 8: Tại sao về mùa hè ta thường mặc áo màu trắng mà không mặc áo màu đen?
° Trả lời: Vì các vật có màu sáng ít hấp thụ các tia nhiệt hơn nên mặc áo trắng vào mùa hè sẽ giảm khả năng hấp thụ các tia nhiệt làm cho ta có cảm giác mát hơn.
* Câu C12 trang 82 SGK Vật Lý 8: Hãy chọn từ thích hợp cho các chỗ trống ở bảng sau:
| Chất | Hình thức truyền nhiệt chủ yếu |
| Rắn | ... |
| Lỏng | ... |
| Khí | ... |
| Chân không | ... |
° Trả lời: Ta có bảng sau:
| Chất | Hình thức truyền nhiệt chủ yếu |
| Rắn | Dẫn nhiệt |
| Lỏng | Đối lưu |
| Khí | Đối lưu |
| Chân không | Bức xạ nhiệt |
Hy vọng với bài viết về Hiện tượng Đối lưu, Bức xạ nhiệt và Bài tập ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để hayhochoi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục bài viết SGK Hóa 8 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục bài viết SGK Vật lý 8 Lý thuyết và Bài tập
Câu hỏi: Hiện tượng đối lưu là gì?
Lời giải:
- Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, đó là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng và chất khí.
- Đối lưu là lưu động của các bộ phận bên trongchấtlỏng hoặcchấtkhí. Đối lưu mà do chênh lệch nồng độ hoặc chênh lệch nhiệt độ đưa đến biến hoá mật độ nên sản sinh gọi là đối lưu tự nhiên; đối lưu mà bởi vì sự thúc đẩy của ngoại lực [giống như quấy trộn] cho nên sản sinh gọi là đối lưu cưỡng bách. Đối vớiđiện giải dịchmà nói, chất hoà lẫn sẽ di động thuận theochấtlỏng, là một thứ loại hình của quá trìnhchuyển giao vật chấttronghoá học điện.
Kiến thức mở rộng về đối lưu:
1. Đối lưu là gì?
-Đối lưutrong tiếng Anh gọi làConvection, là khái niệm chỉ sự di chuyển của những nhóm phân tử trong chất lưu như chất lỏng, chất khí hay chất lưu biến. Khi được đun nóng, lớp chất lỏng ở dưới nóng lên, nở ra, bộ phận khá nóng lên cao, bộ phận khá lạnh xuống thấp, lưu động tuần hoàn và pha trộn vào nhau, cuối cùng khiến cho nhiệt độ thuận theo đồng đều. Cứ thể cho tới khi cả khối chất lỏng nóng lên.
-Cơ chế của dòng đối lưu là trọng lực vàlực đẩy Ác-si-mét.
-Do độ dẫn nhiệt của chất lưu rất nhỏ, thông qua truyền dẫn nhiệt nhiệt lượng chuyển giao rất nhỏ nên đối lưu là phương thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lưu. Vận tốc lưu động của chất lỏng hoặc chất khí càng thêm lớn, có thể truyền nhiệt đối lưu càng nhanh.
Dòng đối lưu là gì
-Khi chúng ta tìm thấy chất lỏng đang chuyển động và di chuyển vìcó sự khác biệt về nhiệt độ hoặc mật độ, chúng ta có dòng đối lưu. Để loại dòng điện này tồn tại, cần phải có một chất lỏng, có thể là chất lỏng hoặc chất khí. Điều này là do các hạt bên trong chất rắn cố định và không di chuyển, do đó, bạn không thể nhìn thấy dòng chảy do sự khác biệt về cả nhiệt độ và mật độ.
-Sự khác biệt giữa nhiệt độ của khu vực này hay khu vực khác trong cùng một vật liệu là nguyên nhân gây ra sự truyền năng lượng từ khu vực lớn hơn sang khu vực nhỏ hơn. Sự đối lưu diễn ra cho đến khi có trạng thái cân bằng hoàn toàn. Khi quá trình này xảy ra do truyền nhiệt, các dòng vật chất được hình thành di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Vì vậy, nó cũng được coi là một quá trình chuyển khối.
-Dòng đối lưu xuất hiện từtự nhiên chúng còn được gọi là đối lưu tự do. Ví dụ, nếu sự đối lưu này diễn ra bên trong một thiết bị như quạt hoặc máy bơm, thì nó được gọi là đối lưu cưỡng bức
2. Phân loại đối lưu
Đối lưu được chia ra làm hai loại đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bách.
-Đối lưu tự nhiên: thường sản sinh bởi sự chênh lệch nồng độhoặc chênh lệchnhiệt độ gây ra biến hoá mật độ. Građiennhiệt độ của bên trong chất lưu sẽ đưa đếngrađienmật độ biến hoá. Nếu chất lưu mật độ thấp ở phần dưới, chất lưu mật độ cao ở phần trên, thì dướitác dụng trọng lựcsẽ hình thành đối lưu tự nhiên.
-Đối lưu cưỡng bức: hình thành bởi sự thúc đẩy của ngoại lực. Vận tốc lưu động của chất lỏng hoặc chất khí càng thêm lớn, có thể truyền nhiệt đối lưu càng thêm mau. Dựa vào tác dụng đến từ bên ngoài khiến cho chất lưu lưu động tuần hoàn, từ đó có thể truyền nhiệt chính là đối lưu cưỡng bách.
3. Bức xạ nhiệt
Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả ở trong chân không.
Lưu ý: Cơ chế của bức xạ nhiệt là sự phát và thu năng lượng của các nguyên tử khi êlectron của chúng chuyển tử mức năng lượng này sang mức năng lượng khác. Bức xạ nhiệt có cùng bản chât với bức xạ thẳng, phản xạ khúc xạ... Dựa vào đó, có thể giải thích các đặc điểm vể khả năng hấp thụ tia nhiệt của các vật khác nhau.
4. Ứng dụng của hiện tượng đối lưu trong thí nghiệm
Đối lưu là hiện tượng được ứng dụng rất phổ biến trong nhiều thiết bị trong đời sống như lò nướng, máy sưởi, tủ sấy…
Tủ sấyđược xem là một thiết bị không thể thiếu với bất kì phòng thí nghiệm nào, nó được sử dụng để sấy khô, diệt khuẩn, và tiệt trùng các dụng cụ trong phòng thí nghiệm hoặc dùng để bảo quản mẫu.
Tủ sấy bao gồm 2 loại chính: Tủ sấy đối lưu tự nhiên và tủ sấy đối lưu cưỡng bức.
Tủ sấy đối lưu tự nhiên
- Tủ sấy này hoạt động dựa trên nguyên lý đối lưu không khí tự nhiên.
-Tủ sấy đối lưu tự nhiên thích hợp với việc sấy khô và tiệt trùng các dụng cụ thủy tinh như đĩa Petri, ống nghiệm, dụng cụ phòng Lab,… Với ưu điểm tiêu thụ điện năng thấp, đây chính là giải pháp kinh tế, hiệu quả và có độ chính xác cao.
Tủ sấy đối lưu cưỡng bức
-Đây là loại tủ sấy sử dụng công nghệ đối lưu cưỡng bức với tốc độ gia nhiệt của máy nhanh, độ đồng nhất nhiệt độ cao và hoàn toàn chính xác với nhiệt độ mà người dùng điều chỉnh. Tủ sấy này thực hiện chế độ đối lưu khí cưỡng bức bằng quạt.
-Hơn nữa, các loại tủ sấy đối lưu cưỡng bức chất lượng cao còn có thể lập trình chế độ sấy tự động cho từng loại dụng cụ khác nha.