Sự Chuyển Thể Của Các Chất

SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT

A: CƠ SỞ LÍ THUYẾT

I. Sự nóng chảy.

  Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy.

1. Thí nghiệm.

  Khảo sát quá trình nóng chảy và đông đặc của các chất rắn ta thấy :

  Mỗi chất rắn kết tinh có một nhiệt độ nóng chảy xác định ở mỗi áp suất cho trước.

  Các chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

  Đa số các chất rắn, thể tích của chúng sẽ tăng khi nóng chảy và giảm khi đông đặc.

  Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn thay đổi phụ thuộc vào áp suất bên ngoài.

2. Nhiệt nóng chảy.

  Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy : Q = \[\lambda \]m.

  Với l là nhiệt nóng chảy riêng phụ thuộc vào bản chất của chất rắn nóng chảy, có đơn vị là J/kg.

3. Ứng dụng.

  Nung chảy kim loại để đúc các chi tiết máy, đúc tượng, chuông, luyện gang thép.

II. Sự bay hơi.

  1. Thí nghiệm.

  Đổ một lớp nước mỏng lên mặt đĩa nhôm. Thổi nhẹ lên bề mặt lớp nước hoặc hơ nóng đĩa nhôm, ta thấy lớp nước dần dần biến mất. Nước đã bốc thành hơi bay vào không khí.

  Đặt bản thuỷ tinh gần miệng cốc nước nóng, ta thấy trên mặt bản thuỷ tinh xuất hiện các giọt nước. Hơi nước từ cốc nước đã bay lên đọng thành nước.

  Làm thí nghiệm với nhiều chất lỏng khác ta cũng thấy hiện tượng xảy ra tương tự.

  Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ở bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi. Quá trình ngược lại từ thể khí sang thể lỏng gọi là sự ngưng tụ. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì và luôn kèm theo sự ngưng tụ.

2. Hơi khô và hơi bão hoà.

  Xét không gian trên mặt thoáng bên trong bình chất lỏng đậy kín :

  Khi tốc độ bay hơp lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi trên bề mặt chất lỏng là hơi khô.

  Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, hơi ở phía trên mặt chất lỏng là hơi bảo hoà có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bảo hoà.

  Áp suất hơi bảo hoà không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt, nó chỉ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.

3. Ứng dụng.

  Sự bay hơi nước từ biển, sông, hồ, … tạo thành mây, sương mù, mưa, làm cho khí hậu điều hoà và cây cối phát triển.

  Sự bay hơi của nước biển được sử dụng trong ngành sản xuất muối.

  Sự bay hơi của amôniac, frêôn, … được sử dụng trong kỉ thuật làm lạnh.

III. Sự sôi.

  Sự chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi.

1. Thí nghiệm.

  Làm thí nghiệm với các chất lỏng khác nhau ta nhận thấy :

  Dưới áp suất chuẩn, mỗi chất lỏng sôi ở một nhiệt độ xác định và không thay đổi.

  Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất chất khí ở phía trên mặt chất lỏng. Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao.

2. Nhiệt hoá hơi.

  Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi gọi là nhiệt hoá hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi : Q = Lm.

  Với L là nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng bay hơi, có đơn vị là J/kg.

B: BÀI TẬP MẪU

Hướng dẫn

- Gọi t là nhiệt độ của cốc nước khi cục đá tan hết.

- Nhiệt lượng mà cục nước đá thu vào để tan thành nước ở t^°C là: \[{{Q}_{1}}=l{{m}_{nd}}+{{c}_{nd}}.{{m}_{nd}}.t\]

- Nhiệt lượng mà cốc nhôm và nước tỏa ra cho nước đá là: \[{{Q}_{2}}={{c}_{Al}}.{{m}_{Al}}({{t}_{1}}-t)+{{c}_{n}}{{m}_{n}}({{t}_{1}}-t)\]

- Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. \[{{Q}_{1}}={{Q}_{2}}\Rightarrow t={{4,5}^{\circ }}C\]

Hướng dẫn

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 5kg nước đá ở -10℃ chuyển thành nước đá ở 0℃ là: Q1 = m.c.\[\Delta \]t = 104500J

- Nhiệt lượng cần cung cấp để 5kg nước đá ở 0℃ chuyển thành nước ở 0℃  là:

Q2 = λ.m = 17.105J

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 5kg nước đá ở -10℃oC chuyển thành nước ở 0℃là:

Q = Q1 + Q2 = 1804500J

Hướng dẫn

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 10kg nước ở 25oC tăng lên 100oC là: Q1 = m.c.\[\Delta \]t = 3135KJ

- Nhiệt lượng cần cung cấp để 10kg nước đá ở 100oC chuyển thành hơi nước ở 100oC là: Q2 = L.m = 23000KJ

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 10kg nước đá ở 25oC chuyển thành hơi nước ở 100oC là: Q = Q1 + Q2 = 26135KJ

Hướng dẫn

- Nhiệt lượng cần phải cung cấp để làm cho một cục nước đá có khối lượng 0,2kg ở -20℃ tan thành nước và sau đó tiếp tục đun sôi để biến hoàn toàn thành hơi nước ở 100℃ là:

\[Q={{c}_{d}}m({{t}_{0}}-{{t}_{1}})+lm+{{c}_{n}}m({{t}_{2}}-{{t}_{1}})+Lm=619,96kJ\]

Hướng dẫn

- Nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước ở 100℃: \[{{Q}_{1}}=L{{m}_{1}}=0,01L\]

- Nhiệt lượng tỏa ra khi nước ở 100℃ thành nước ở 40℃:

\[{{Q}_{2}}=c.m(100-40)=2508J\]

- Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ở 100℃ biến thành nước ở 40℃: \[Q={{Q}_{1}}+{{Q}_{2}}=0,01L+2508\](1)

- Nhiệt lượng cần cung cấp để 0,2kg nước từ 9,5℃ thành nước ở 40℃: \[{{Q}_{3}}=0,2.4180(40-9,5)=25498J\](2)

- Theo phương trình cân bằng nhiệt: (1) = (2). Vậy 0,01L +2508 = 25498. Suy ra: L = 2,3.106 J/kg.

C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1:Điều nào sau đây là sai khi nói về sự đông đặc?

A. Sự đông đặc là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể rắn.

B. Với một chất rắn, nhiệt độ đông đặc luôn nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy.

C. Trong suốt quá trình đông đặc, nhiệt độ của vật không thay đổi.

D. Nhiệt độ đông đặc của các chất thay đổi theo áp suất bên ngoài.

Câu 2: Điều nào sau đây là sai khi nói về nhiệt nóng chảy?

A. Nhiệt nóng chảy của vật rắn là nhiệt lượng cung cấp cho vật rắn trong quá trình nóng chảy.

B. Đơn vị của nhiệt nóng chảy là Jun (J).

C. Các chất có khối lượng bằng nhau thì có nhiệt nóng chảy như nhau.

D. Nhiệt nóng chảy tính bằng công thức Q = L.m

Câu 3: Đơn vị nào sau đây là đơn vị của nhiệt nóng chảy riêng của vật rắn?

A. Jun trên kilôgam độ (J/kg. độ)

B. Jun trên kilôgam (J/ kg).

C. Jun (J)

D. Jun trên độ (J/ độ).

Câu 4:Điều nào sau đây là đúng khi nói về nhiệt nóng chảy riêng của chất rắn?

A. Nhiệt nóng chảy riêng của một chất có độ lớn bằng nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy 1kg chất đó ở nhiệt độ nóng chảy.

B. Đơn vị của nhiệt nóng chảy riêng là Jun trên kilôgam (J/ kg).

C. Các chất khác nhau thì nhiệt nóng chảy riêng của chúng khác nhau.

D. Cả A, B, C đều đúng.

Câu 5:Tốc độ bay hơi của chất lỏng không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

A. Thể tích của chất lỏng.

B. Gió.

C. Nhiệt độ.

D. Diện tích mặt thoáng của chất lỏng

Câu 6:Điều nào sau đây là sai khi nói về hơi bão hoà?

A. Hơi bão hoà là hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nó.

B. áp suất hơi bão hoà không phụ thuộc vào thể tích của hơi.

C. Với cùng một chất lỏng, áp suất hơi bão hoà phụ thuộc vào nhiệt độ, khi nhiệt độ tăng thì áp suất hơi bão hoà giảm.

D. ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà của các chất lỏng khác nhau là khác nhau.

Câu 7:Điều nào sau đây là sai khi nói về nhiệt hoá hơi.

A. Nhệt lượng cần cung cấp cho khối chất lỏng trong quá trình sôi gọi là nhiệt hoá hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi.

B. Nhiệt hoá hơi tỉ lệ với khối lượng của phần chất lỏng đã biến thành hơi.

C. Đơn vị của nhiệt hoá hơi là Jun trên kilôgam (J/kg ).

D. Nhiệt hoá hơi được tính bằng công thức Q = Lm trong đó L là nhiệt hoá hơi riêng của chất lỏng, m là khối lượng của chất lỏng.

Câu 8:Câu nào dưới đây là sai khi nói về áp suất hơi bão hoà?

A. áp suất hơi bão hoà của một chất đã cho phụ thuộc vào nhiệt độ.

B. áp suất hơi bão hoà phụ thuộc vào thể tích của hơi.

C. áp suất hơi bão hoà ở một nhiệt độ đã cho phụ thuộc vào bản chất chất lỏng.

D. áp suất hơi bão hoà không tuân theo định luật Bôi lơ Mari ốt

Câu 9: Chọn câu trả lời đúng. Trong sự nóng chảy và đông đặc của các chất rắn:

A. Mỗi chất rắn nóng chảy ở một nhiệt độ xác định, không phụ thuộc vào áp suất bên ngoài.

B. Nhiệt độ đông đặc của chất rắn kết tinh không phụ thuộc áp suất bên ngoài

C. Mỗi chất rắn kết tinh nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định trong điều kiện áp suất xác định.

D. Mỗi chất rắn nóng chảy ở nhiệt độ nào thì cũng sẽ đông đặc ở nhiệt độ đó.

Câu 10: Chọn câu trả lời đúng. Nhiệt nóng chảt riêng của vàng là 2,8.103 J/Kg.

A. Khối vàng sẽ toả ra nhiệt lượng 62,8.103 J khi nóng chảy hoàn toàn.

B. Mỗi Kg vàng cần thu nhiệt lượng 62,8.103 J hoá lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.

C. Khối vàng cần thu nhiệt lượng 62,8.103J để hoá lỏng.

D. Mỗi Kg vàng toả ra nhiệt lượng 62,8.103J khi hoá lỏng hoàn toàn.

Câu 11: Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất gọi là

A. sự nóng chảy.    

B. sự kết tinh.                   

C. sự bay hơi.                   

D. sự ngưng tụ.

Câu 12: Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể lỏng của các chất gọi là

A. sự nóng chảy.    

B. sự kết tinh.                   

C. sự sôi.                

D. sự ngưng tụ.

Câu 13: Tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc như thế nào vào các yếu tố sau.

A. nhiệt độ.  

B. diện tích bề mặt.

C. áp suất bề mặt chất lỏng.                   

D. cả ba yếu tố trên.

Câu 14: Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về sự bay hơi của các chất lỏng?

A. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở mặt chất lỏng.

B. Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí sang thể lỏng là sự ngưng tụ. Sự ngưng tụ luôn xảy ra kèm theo sự bay hơi.

C. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng.

D. Sự bay hơi của chất lỏng xảy ra ở nhiệt độ bất kỳ.

Câu 15: Nhiệt lượng cần cung cấp cho 5 kg nước đá ở 0⁰C chuyển thành nước ở cùng nhiệt độ đó là bao nhiêu? biết nhiệt nóng chảy riêng của nước l = 3,5. 10⁵ J/kg.

A. 15. 10⁵ J.           

B. 16.10⁵ J.            

C. 16,5.10⁵J.          

D. 17.10⁵J.

Câu 16: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miêng nhôm khối lượng 100g ở nhiệt độ 20⁰C, để nó hoá lỏng ở nhiệt độ 658⁰C. Nhôm có nhiệt dung riêng là 896J/(kg.K), nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.10⁵J/K

A. 96,16J.    

B.95,16J.                

C. 97,16J.               

D.98,16J

 

Bài viết gợi ý: