Bài 25: Truyền năng lượng nhiệt | Khoa Học Tự nhiên 8 | Chủ đề 6: Nhiệt_Phần 2: Năng lượng và sự biến đổi - Lớp 8 - Cánh Diều

1. Khi chạm vào một vật có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của tay, em cảm thấy nóng hay lạnh? Vì sao?

1. Nêu ví dụ về hiện tượng dẫn nhiệt và mô tả sơ lược sự truyền năng lượng ở hiện tượng đó.

I. CÁC HÌNH THỨC TRUYỀN NĂNG LƯỢNG NHIỆT

Sự truyền năng lượng nhiệt có thể xảy ra theo ba cách: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt.

1. Hiện tượng dẫn nhiệt

Hình 25.1. Sự truyền năng lượng nhiệt từ nhiên liệu bị đốt cháy cho nồi nước và môi trường xung quanh

Ở hình 25.1, nhiệt lượng nồi nhận được từ ngọn lửa được truyền qua thành nồi vào nước làm nước nóng lên và có thể sôi. Đó là một ví dụ về hiện tượng dẫn nhiệt. Nếu ta chạm tay vào tay cầm của nồi có nhiệt độ cao hơn, nhiệt lượng sẽ truyền vào tay ta và làm cho tay ta nóng lên. Thông qua các dây thần kinh nhạy cảm với nhiệt độ ở tay, cảm giác nóng được truyền lên não. Vì vậy, ta biết rằng ta đang chạm vào một vật nóng. Cách truyền nhiệt như vậy được gọi là dẫn nhiệt. Bằng cách này, năng lượng nhiệt được truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp hơn.

Dẫn nhiệt là hình thức truyền nhiệt chủ yếu ở các vật rắn.

Sự truyền nhiệt như mô tả ở hình 25.2 là một ví dụ về hiện tượng đối lưu. Truyền nhiệt bằng sự đối lưu xảy ra trong chất lỏng và chất khí.

Thả một ít hạt thuốc tím qua một ống nhựa xuống đáy cốc thuỷ tỉnh đựng nước. Dùng đèn cồn đun cốc nước sao cho ngọn lửa ở ngay phía dưới nơi có thuốc tím (hình 25.2).

Nhiệt lượng từ ngọn lửa đèn cồn truyền qua đáy cốc làm cho lớp nước ở sát đáy cốc nóng lên và nở ra, do đó khối lượng riêng của nó nhỏ hơn khối lượng riêng của lớp nước phía trên. Vì vậy, lớp nước này sẽ chuyển động lên. Lớp nước ở phía trên có khối lượng riêng lớn hơn sẽ đi xuống. Quá trình này tạo ra dòng đối lưu làm cho cả khối nước trong cốc nóng lên. Sự truyền nhiệt này được gọi là sự truyền nhiệt bằng sự đối lưu. Chuyển động thế chỗ nhau của các phân tử nước theo dòng như thế, tạo nên sự truyền năng lượng nhiệt từ phần này đến phần khác trong cốc nước. Dòng đối lưu là dòng chuyển động của chất lỏng mang năng lượng từ nơi nóng hơn đến nơi lạnh hơn.

Trong chất khí cũng xảy ra sự truyền nhiệt bằng sự đối lưu. Ở hình 25.3, nhờ có sự đối lưu mà nhiệt độ của phòng được điều hoà.

Hình 25.3. Sự đối lưu không khí trong một căn phòng

Đối lưu là hình thức truyền nhiệt chính trong chất khí và chất lỏng. Trong chất khí và chất lỏng cũng có sự dẫn nhiệt, nhưng sự truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt chậm hơn so với truyền nhiệt bằng sự đối lưu.

Hình 25.2. Cốc nước có thuốc tím được đun nóng

2. Nêu ví dụ về hiện tượng đối lưu và mô tả sơ lược sự truyền năng lượng ở hiện tượng đó.

2. Vì sao khi đun nấu thức ăn, phải đun từ phía dưới?

3. Một bạn học sinh phát biểu: Trong chất lỏng, năng lượng nhiệt được truyền nhờ chuyển động thành dòng của chất lỏng. Phát biểu này nói về sự dẫn nhiệt hay sự đối lưu?

3. Máy điều hoà không khí thường có giàn nóng được đặt ở phía ngoài và giàn lạnh được đặt ở trong nhà. Giàn lạnh là nơi có luồng không khí lạnh bay ra. Vì sao giàn lạnh của máy điều hoà thường treo ở sát trần nhà?

4. Nêu ví dụ về hiện tượng bức xạ nhiệt và mô tả sơ lược sự truyền năng lượng ở hiện tượng đó.

Hình 25.4. Sự đối lưu không khí trong một loại tủ lạnh

3. Hiện tượng bức xạ nhiệt

 Sự truyền nhiệt từ Mặt Trời đến Trái Đất (hình 25.5 là một ví dụ về hiện tượng bức xạ nhiệt. Truyền nhiệt bằng cách này xảy ra không cần tiếp xúc giữa các vật cũng như không có sự chuyển động thành dòng của các phân tử. Năng lượng nhiệt từ Mặt Trời truyền ra xung quanh thông qua các tia nhiệt.

Hình 25.5. Sự bức xạ nhiệt từ Mặt Trời đến Trái Đất

Trong mỗi giây, năng lượng do Mặt Trời truyền đến phần trên cùng của bầu khí quyển Trái Đất có giá trị khoảng 174 trịệu tỉ jun. Giữa Mặt Trời và khí quyển Trái Đất là chân không. Ở đó, không có sự dẫn nhiệt và đối lưu. Năng lượng này truyền đến Trái Đất bằng bức xạ nhiệt.

Nhà kính là nhà được che bởi mái kính dùng để trồng cây bên trong (hình 25.6).

Hình 25.6. Nhà kính

Nhờ ánh sáng Mặt Trời chiếu tia nhiệt qua kính vào nhà mà các vật và không khí trong nhà kính nhận được nhiệt lượng và nóng lên. Phần năng lượng này lớn hơn phần năng lượng nhiệt từ các vật ở trong nhà kính truyền ra ngoài. Kết quả là nhiệt độ bên trong nhà kính sẽ tăng lên.

Ứng dụng hiện tượng này, ở những vùng mà nhiệt độ không khí thấp, người ta làm nhà kính để trồng cây. Như đã nói trên, nhiệt độ trong nhà kính luôn cao hơn nhiệt ngoài, giúp cây tránh được tác hại của giá rét, sinh trưởng và phát triển tốt hơn cây được trồng bên ngoài.

5. Trong cuộc sống hằng ngày, từ “Hiệu ứng nhà kính” thường được nói đến. Hiệu ứng nhà kính là gì?

Hiệu ứng nhà kính đối với Trái Đất khi bầu khí quyển bao quanh nó chứa nhiều

Hiệu ứng nhà kính là khái niệm dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi coi Trái Đất và bầu khí quyển bao quanh nó chứa nhiều khí như một nhà kính.
Trong “nhà kính Trái Đất” này, mặt đất và không khí của Trái Đất nóng lên do sự truyền năng lượng nhiệt thông qua tia nhiệt của Mặt Trời chiếu xuyên qua tầng khí quyển đến Trái Đất. Mặt đất hấp thụ năng lượng nhiệt này sẽ nóng lên và cũng phát ra các tia nhiệt, hình 25.7.

Bầu khí quyển hiện nay chứa nhiều đóng vai trò như mái kính của nhà kính làm cho mặt đất và không khí trên toàn bộ Trái Đất nóng lên.

Nêu ví dụ hậu quả của việc nóng lên này.

Hình 25.7

a) Dụng cụ thí nghiệm về tính dẫn nhiệt

b) Lắp đặt thí nghiệm về tính dẫn nhiệt

Thí nghiệm 2

Chuẩn bị

Đèn cồn, ống nghiệm có chứa nước, miếng sáp.

Tiến hành

• Lắp các dụng cụ như hình 25.9, miếng sáp được để ở đáy ống nghiệm.

• Dùng đèn cồn đun nóng miệng của ống nghiệm.

Quan sát khi nước ở phần trên của ống nghiệm bắt đầu sôi thì miếng sáp ở đáy cốc có bị nóng chảy không? Từ đó rút ra tính dẫn nhiệt của nước.

Hình 25.9. Đun ống nghiệm có chứa nước và một miếng sáp ở đáy ống

a) Bộ tản nhiệt của ô tô

b) Nồi tay có cầm

Hình 25.9

6. Ở hình 25.9b, bộ phận nào cần dẫn nhiệt tốt, bộ phận nào cần cách nhiệt tốt?

7. Nêu công dụng của các bộ phận của phích nước ở hình 25.10.

Tính chất dẫn nhiệt kém của không khí hay tính chất không dẫn nhiệt của chân không được ứng dụng chế tạo phích nước để giữ nước nóng hoặc giữ nước đá lâu tan. Hình 25.10 mô tả một số bộ phận chính ở một phích nước.

Hình 25.10. Cấu tạo của  phích nước

Các vật liệu dẫn nhiệt kém như len, dạ,... được dùng để may quần áo ấm mùa đông. Hơn nữa, quần áo được may từ len, dạ tạo ra nhiều lớp khí, mà không khí dẫn nhiệt kém nên sẽ giúp giữ nhiệt cho cơ thể. Một số vật liệu polystyrene, sợi thuỷ tinh,... được dùng để cách nhiệt đường ống nước, ống dẫn ga ở điều hoà, bình nước nóng, lò nướng, tủ lạnh, tôn cách nhiệt ở mái của các ngôi nhà,... (hình 25.11).

Hình 25.11