Giải bài tập SGK Vật lý 8 Bài 23: Đối lưu- Bức xạ nhiệt

Đặt một gói nhỏ đựng các hạt thuốc tím vào đáy của một cốc thủy tinh đựng nước rồi dùng đèn cồn đun nóng cốc nước ở phía có đặt thuốc tím. Hỏi nước màu tím di chuyển thành dòng từ dưới lên rồi từ trên xuống hay di chuyển hỗn độn theo mọi phương?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí.

Hướng dẫn giải

Nước màu tím di chuyển thành dòng từ dưới lên rồi từ trên xuống.

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).

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí.

Hướng dẫn giải

• Lớp nước ở dưới nóng lên trước, nở ra, trọng lượng riêng của nó trở nên nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp nước lạnh ở trên.
• Do đó lớp nước nóng nổi lên còn lớp nước lạnh chìm xuống tạo thành dòng đối lưu.

Tại sao biết được nước trong cốc đã nóng lên?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: để đo nhiệt độ ta sử dụng nhiệt kế.

Hướng dẫn giải

Nhờ nhiệt kế ta sẽ biết được nước trong cốc đã nóng lên.

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.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: 

• Sự truyền nhiệt năng nhờ tạo thành các dòng gọi là sự đối lưu.

• Sự đối lưu cũng xảy ra trong chất khí.

Hướng dẫn giải

Ở phía có 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.

 Tại sao muốn đun nóng chất lỏng và chất khí phải đun từ phía dưới?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: 

• Sự truyền nhiệt năng nhờ tạo thành các dòng là sự đối lưu.

• Sự đối lưu cũng xảy ra trong chất khí.

Hướng dẫn giải

• Muốn đun nóng chất lỏng và chất khí phải đun từ phía dưới là 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 di xuống tạo thành dòng đối lưu.

 Trong chân không và trong chất rắn có xảy ra đối lưu không? Tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: 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.

Hướng dẫn giải

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.

Một bình cầu đã phủ muội đèn, trên nút có gắn một ống thủy tinh, trong ống thủy tinh có giọt nước màu, được đặt gần một nguồn nhiệt như ngọn lửa đèn cồn (H.23.4). Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B chứng tỏ điều gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Không khí trong bình nóng lên sẽ nở ra.

Hướng dẫn giải

Giọt nước màu dịch chuyển về đầu B chứng tỏ không khí trong bình đã nóng lên và nở ra.

Trong thí nghiệm của câu hỏi 7, nếu dùng miếng gỗ chắn giữa nguồn nhiệt và bình cầu như hình vẽ thì giọt nước màu dịch chuyển trở lại đầu A. Hiện tượng này chứng tỏ điều gì? Miếng gỗ đã có tác dụng gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng.

Hướng dẫn giải

• Không khí trong bình đã lạnh đi. Miếng gỗ đã ngăn không cho nhiệt truyền từ đèn sang bình.
• Điều này chứng tỏ nhiệt được truyền từ đèn đến bình theo đường thẳng.

Sự truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới bình có phải là dẫn nhiệt và đối lưu không? Tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: 

• Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí.
• Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả trong chân không.

Hướng dẫn giải

• Sự truyền nhiệt từ nguồn nhiệt tới bình không phải là dẫn nhiệt vì không khí dẫn nhiệt kém. Cũng không phải là đối lưu vì nhiệt được truyền theo đường thẳng.
• Trong thí nghiệm trên nhiệt đã được truyền bằng các tia nhiệt đi thẳng, Hình thức truyền nhiệt này gọi là bức xạ nhiệt.
• Bức xạ nhiệt có thể xảy ra ngay cả trong chân không.

Tại sao trong thí nghiệm ở hình 23.4 bình chứa không khí lại được phủ muội đèn?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Vật có bề mặt càng xù xì và màu càng sẫm thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều.

Hướng dẫn giải

Trong thí nghiệm ở hình trên, bình chứa không khí lại được phủ một lớp muội đèn là để tăng khả năng hấp thụ tia nhiệt.

 Tại sao về mùa hè ta thường mặc áo màu trắng mà không mặc áo màu đen?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

• Vật có bề mặt càng xù xì và màu càng sẫm thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều .

• Vật có bề mặt càng nhẵn và màu càng sáng  thì hấp thụ tia nhiệt càng ít. 

Hướng dẫn giải

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.

Hãy chọn từ thích hợp cho các chỗ trống ở bảng sau:

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: 

• Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí.
• Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả trong chân không.

Hướng dẫn giải

Bảng được hoàn thành như sau: