Thang nhiệt độ SVIP

I. SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG NHIỆT

Để tìm hiểu sự truyền năng lượng nhiệt từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn và ngược lại, người ta tiến hành thí nghiệm sau:

Thí nghiệm sự truyền nhiệt năng

 Chuẩn bị:

• Cốc nhôm đựng khoảng 200 ml nước ở nhiệt độ khoảng 30 ^oC (1).
• Bình cách nhiệt đựng khoảng 500 ml nước ở nhiệt độ khoảng 60 ^oC (2).
• Hai nhiệt kế (3).

Tiến hành:

• Đặt cốc nhôm vào trong lòng bình cách nhiệt sao cho nước trong bình cách nhiệt ngập một phần cốc nhôm.
• Quan sát sự thay đổi nhiệt độ của nước trong bình và trong cốc từ khi bắt đầu thí nghiệm tới khi hai nhiệt độ này bằng nhau.

Kết quả:

• Số chỉ nhiệt kế trong bình cách nhiệt giảm, số chỉ nhiệt kế trong cốc tăng chứng tỏ nước trong bình đã truyền nhiệt năng cho nước trong cốc để đạt tới nhiệt độ cân bằng.
• Khi nhiệt độ hai vật bằng nhau thì quá trình truyền nhiệt năng dừng lại.

Nhận xét: Nhiệt độ cho biết trạng thái cân bằng nhiệt của các vật tiếp xúc nhau và chiều truyền nhiệt năng:

• Khi hai vật có nhiệt độ chênh lệch tiếp xúc nhau thì nhiệt năng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
• Khi hai vật có nhiệt độ bằng nhau tiếp xúc nhau thì không có sự truyền nhiệt năng giữa chúng. Hai vật ở trạng thái cân bằng nhiệt.

II. THANG NHIỆT ĐỘ

1. Thang nhiệt độ Celsius

Thang nhiệt độ Celsius dùng hai mốc nhiệt độ là nhiệt độ đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết. Khoảng cách giữa hai nhiệt độ này được chia thành 100 phần bằng nhau, mỗi phần là 1 độ. Vì được chia thành 100 phần bằng nhau nên ban đầu thang Celsius được gọi là thang nhiệt độ bách phân (centigrade).

Nhiệt độ trong thang Celsius thường được kí hiệu bằng chữ t, đơn vị là độ C (^oC). Các nhiệt độ cao hơn 0 ^oC có giá trị dương, thấp hơn 0 ^oC có giá trị âm.

2. Thang nhiệt độ Kelvin

Trong thang nhiệt độ Kelvin mọi nhiệt độ đều có giá trị dương, dùng hai mốc nhiệt độ là:

• Nhiệt độ thấp nhất mà các vật có thể có được gọi là "Độ không tuyệt đối". Ở nhiệt độ không tuyệt đối, tất cả các chất đều có động năng chuyển động nhiệt của các phân tử bằng 0 và thế năng của chúng là tối thiểu. Trong thang Celsius, độ không tuyệt đối là -273,15 ^oC.
• Nhiệt độ mà nước tinh khiết có thể tồn tại đồng thời ở cả ba thể rắn, lỏng và hơi, trong trạng thái cân bằng nhiệt ở áp suất tiêu chuẩn, được định nghĩa là 273,16 K (tương đương 0,01 ^oC), được gọi là nhiệt độ điểm ba của nước.

3. Chuyển đổi giữa các thang nhiệt độ

Sử dụng kí hiệu \(t\) (^oC)để biểu diễn giá trị trên thang nhiệt độ Celsius và \(T\) (K) cho thang Kelvin.

Công thức chuyển đổi giữa hai thang nhiệt độ:

\(t\) \(\left(^oC\right)=T\) \(\left(K\right)-273,15\) 

\(T\left(K\right)=t\) \(\left(^oC\right)+273,15\)

Lưu ý: Ở các phép tính thực tế, thường làm tròn số hạng chuyển đổi thành 273.

1. Năng lượng nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Năng lượng nhiệt không tự truyền giữa hai vật có cùng nhiệt độ.

2. Ở nhiệt độ không tuyệt đối (0 K), tất cả các hệ đều có nội năng tối thiểu.

3. Mỗi độ chia (1 ^oC) trong thang Celsius bằng 1/100 của khoảng cáhc giữa nhiệt độ tan chảy của nước tinh khiết đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (ở áp suất tiêu chuẩn).

4. Mỗi độ chia (1 K) trong thang Kelvin bằng 1/273,16 của khoảng cách giữa nhiệt độ không tuyệt đối và nhiệt độ mà nước tinh khiết tồn tại đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi (ở áp suất tiêu chuẩn).

5. Liên hệ giữa nhiệt độ theo thang Kelvin và nhiệt độ theo thang Celsius (khi làm tròn số) là

\(T\left(K\right)=t\left(^oC\right)+273\)

\(t\left(^oC\right)=T\left(K\right)-273\)