BÀI 1. SỰ CHUYỂN THỂ
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 1. SỰ CHUYỂN THỂ
Khởi động
Khởi động
Khởi động
Trong công nghiệp, người ta có thể tạo ra các hợp kim, các sản phẩm đúc kim loại bằng cách nấu chảy kim loại và đổ vào khuôn (Hình 1.1). Một ấm nước được đun sôi và tiếp tục đun thì lượng nước trong ấm sẽ cạn dần (Hình 1.2). Trong các quá trình trên, kim loại và nước đã có sự chuyển thể như thế nào và quá trình chuyển thể này tuân theo những quy luật nào?
Ảnh
Trả lời
Trả lời
Hình 1.1: Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng. Hình 1.2: Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí. Các quá trình chuyển thể này tuân theo mô hình động học phân tử: – Vật chất được cấu tạo bởi một số rất lớn những hạt có kích thước rất nhỏ gọi là phân tử. Giữa các phân tử có khoảng cách. – Các phân tử chuyển động không ngừng, gọi là chuyển động nhiệt. Các phân tử chuyển động nhiệt càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. – Giữa các phân tử có các lực tương tác (hút và đẩy).
Mô hình động học phân tử và cấu trúc vật chất
Mô hình động học phân tử
Mô hình động học phân tử
Mô hình động học phân tử gồm các nội dung cơ bản: - Vật chất được cấu tạo bởi một số rất lớn những hạt có kích thước rất nhỏ gọi là phân tử. Giữa các phân tử có khoảng cách. - Các phân tử chuyển động không ngừng, gọi là chuyển động nhiệt. Các phân tử chuyển động nhiệt càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. - Giữa các phân tử có các lực tương tác (hút và đẩy).
Ảnh
Cấu trúc của vật chất
Cấu trúc của vật chất
Ảnh
Ảnh
Ảnh
Sự chuyển thể của các chất
Sự chuyển thể của các chất
Sự chuyển thể của các chất
- Các quá trình chuyển thể của vật chất:
Ảnh
Sự nóng chảy
Sự nóng chảy
Sự nóng chảy
- Sự nóng chảy là quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất.
Sự nóng chảy của chất rắn kết tinh
Sự nóng chảy của chất rắn kết tinh
Khi nung nóng liên tục một vật rắn kết tinh (ví dụ nước đá), nhiệt độ của vật rắn tăng dần. Khi nhiệt độ đạt một giá trị xác định gọi là nhiệt độ nóng chảy thì vật bắt đầu chuyển sang thể lỏng và trong suốt quá trình này nhiệt độ của vật là không đổi. Khi toàn bộ vật rắn đã chuyển sang thể lỏng, tiếp tục cung cấp nhiệt lượng thì nhiệt độ của vật sẽ tiếp tục tăng (Hình 1.12). Như vậy, chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định (ở một áp suất cụ thể).
Ảnh
Sự nóng chảy của chất rắn vô định hình
Sự nóng chảy của chất rắn vô định hình
Khi nung nóng liên tục vật rắn vô định hình (ví dụ thanh sô-cô-la), vật rắn mềm đi và chuyển dần sang thể lỏng một cách liên tục, trong quá trình này nhiệt độ của vật tăng liên tục (Hình 1.12). Do đó, vật rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi đun nóng đến một nhiệt độ nào đó, vật rắn bắt đầu chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng (sự nóng chảy). Chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định (ở một áp suất cụ thể). Chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
Ảnh
Giải thích sự nóng chảy của chất rắn kết tinh
Giải thích sự nóng chảy của chất rắn kết tinh
Ở áp suất không đổi, các hạt ở thể rắn liên kết chặt chẽ với nhau, chúng dao động quanh các vị trí cân bằng xác định. Khi nung nóng chất rắn, các hạt được cung cấp nhiệt năng làm tốc độ chuyển động nhiệt của nó tăng lên, mức độ trật tự trong cấu trúc của các hạt giảm đi. Khi đạt đến nhiệt độ nóng chảy, chuyển động của các hạt giống như chuyển động của các phân tử chất lỏng, đó là quá trình nóng chảy.
Nhiệt nóng chảy riêng
Nhiệt nóng chảy riêng
Nhiệt lượng nước đá nhận được trong quá trình nóng chảy này tỉ lệ với khối lượng của nó. Q = mλ Trong đó, Q là nhiệt lượng khối chất thu vào (đơn vị là J); m là khối lượng của khối chất (đơn vị là kg); λ là hằng số phụ thuộc vào bản chất của chất nóng chảy và áp suất môi trường, gọi là nhiệt nóng chảy riêng của chất đó (đơn vị là J/kg). Nhiệt nóng chảy riêng của một chất có giá trị bằng nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng tại nhiệt độ nóng chảy:
Ảnh
Sự hoá hơi
Sự hoá hơi
Sự hoá hơi
Sự hoá hơi xảy ra trên bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì. Tốc độ bay hơi của chất lỏng càng nhanh nếu diện tích mặt thoáng càng lớn, tốc độ gió càng lớn, nhiệt độ càng cao, và độ ẩm không khí càng thấp.
Giải thích sự bay hơi
Giải thích sự bay hơi
Các phân tử chất lỏng tham gia chuyển động nhiệt, trong đó có những phân tử ở bề mặt chất lỏng chuyển động hướng ra ngoài chất lỏng (Hình 1.15). Một số phân tử chất lỏng này có động năng đủ lớn, thắng lực tương tác giữa các phân từ chất lỏng với nhau thì chúng có thể thoát ra khỏi mặt thoáng, trở thành các phân tử hơi.
Ảnh
Tác dụng của sự bay hơi
Tác dụng của sự bay hơi
Nước từ sông, hồ, biển, ... liên tục bay hơi tạo thành mây, sương mù, mưa, làm cho khí hậu điều hoà, thực vật phát triển. Sự bay hơi của nước biển được ứng dụng trong ngành sản xuất muối. Sự bay hơi của các khí ammonia , difluoromethane còn gọi là R-32 .. được sử dụng trong các thiết bị làm lạnh như tủ lạnh, máy điều hoà không khí.
Sự sôi
Sự sôi
Sự hoá hơi xảy ra ở bên trong và trên bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi. Sự sôi xảy ra ở nhiệt độ sôi. Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất khí trên mặt thoáng và bản chất của chất lỏng. Trong suốt thời gian sôi, nhiệt độ chất lỏng không thay đổi.
Giải thích sự sôi của chất lỏng
Giải thích sự sôi của chất lỏng
Khi đun chất lỏng đến nhiệt độ sôi, do tiếp tục được cung cấp nhiệt lượng nên các phân tử chất lỏng chuyển động nhiệt mạnh hơn, làm phá vỡ sự liên kết giữa các phân tử chất lỏng với nhau, phân tử chất lỏng chuyển sang phân tử hơi. Hiện tượng này xảy ra với tất cả các phân tử chất lỏng ở bên trong và trên bề mặt khối chất lỏng.
Nhiệt hoa hơi riêng
Nhiệt hoa hơi riêng
Nhiệt lượng nước nhận được trong quá trình hoá hơi tỉ lệ với khối lượng của nó. Q = mL Trong đó, Q là nhiệt lượng khối chất lỏng nhận vào (đơn vị là J); m là khối lượng của khối chất lỏng (đơn vị là kg); L là hằng số phụ thuộc vào bản chất chất lỏng hoá hơi và áp suất môi trường, gọi là nhiệt hoá hơi riêng (đơn vị là J/kg). Nhiệt hoá hơi riêng của một chất lỏng có giá trị bằng nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất lỏng đó hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi:
Ảnh
Vận dụng
Vận dụng
Vận dụng
Trước đây, để khử trùng các dụng cụ y tế dùng nhiều lần (kéo, kẹp gắp, dao mổ tiểu phẫu,...), người ta thường luộc chúng trong nước sôi. Giả sử cần phải thực hiện nhiệm vụ này nhưng có một số vi khuẩn chỉ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 105 °C, trong khi nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện tiêu chuẩn là 100 °C. Hãy đề xuất phương án đơn giản để diệt các vi khuẩn này và giải thích.
Trả lời
Trả lời
Để diệt các vi khuẩn có thể chỉ bị tiêu diệt ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện tiêu chuẩn (100 ℃), có thể sử dụng một số phương pháp sau đây: - Tăng áp suất của môi trường nấu trên mức áp suất không khí thông thường. Khi áp suất tăng lên, điểm sôi của nước cũng tăng. VD: Sử dụng nồi áp suất để diệt các vi khuẩn. - Thêm chất vào nước (như muối) để nâng cao nhiệt độ sôi của nước. Áp suất tăng lên khi nước kết hợp với chất tạo áp suất, và điều này có thể giúp diệt khuẩn ở nhiệt độ cao hơn. - Sử dụng các chất diệt khuẩn (chẳng hạn như các dung dịch chứa clor hoặc hydrogen peroxide) để ngâm các dụng cụ y tế. Các chất diệt khuẩn này có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và giúp tiêu diệt các vi khuẩn. Lưu ý rằng cần phải đảm bảo an toàn và hiệu quả của các phương pháp này trong môi trường y tế và tuân thủ các quy tắc về vệ sinh và khử trùng.
Cảm ơn
Ảnh