Chuyên đề ôn thi ĐGNL ĐHQG TP.HCM VACT môn Vật lí

MÔN VẬT LÍ
Chuyên đề 1. VẬT LÍ NHIỆT
Chuyên đề 2. KHÍ LÍ TƯỞNG
Chuyên đề 3. TỪ TRƯỜNG
Chuyên đề 4. VẬT LÍ HẠT NHÂN
Chuyên đề 5. DAO ĐỘNG Chuyên đề 6. SÓNG
Chuyên đề 7. ĐIỆN TRƯỜNG
Chuyên đề 8. DÒNG ĐIỆN. MẠCH ĐIỆN
Chuyên đề 9. ĐỘNG LỰC HỌC
Chuyên đề 10. BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG - BẢO TOÀN NĂNG LƯỢNG
Chuyên đề 1. VẬT LÍ NHIỆT
A. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
I. MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VÀ CẤU TRÚC CỦA CHẤT
1. Mô hình động học phân tử
Mô hình động học phân tử gồm các nội dung cơ bản:
• Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử.
• Các phân tử chuyển động không ngừng. Nhiệt độ của vật càng cao thì tốc độ chuyển động của các
phân tử cấu tạo nên vật càng lớn.
• Giữa các phân tử có lực hút và đẩy gọi chung là lực liên kết phân tử.
2. Cấu trúc của vật chất
Vật chất thường tồn tại ở ba trạng thái cơ bản là: thể rắn, thể lỏng và thể khí.
- Khoảng cách giữa các phân tử càng lớn thì lực liên kết giữa chúng càng yếu.
- Các phân tử sắp xếp có trật tự thì lực liên kết giữa chúng mạnh.
Các trạng thái của vật chất
• Ở thể rắn các phân tử rất gần nhau và chúng được sắp xếp theo một trật tự hình học xác định. Lực tương
tác giữa các phân tử rất mạnh, giữ cho chúng không di chuyển tự do mà chỉ có thể dao động quanh vị trí
cân bằng xác định. Do đó, chất rắn kết tinh luôn có thể tích và hình dạng riêng xác định.
• Ở thể lỏng, các phân tử ở xa nhau hơn so với các phân tử trong chất rắn. Lực tương tác giữa các phân tử
chất lỏng nhỏ hơn trong chất rắn nên giữ cho các phân tử không bị phân tán ra xa nhau, do đó chất lỏng có
thể tích riêng xác định. Tuy nhiên lực tương tác này chưa đủ lớn nên các phân tử ở thể lỏng cũng dao động
quanh vị trí cân bằng nhưng các vị trí cân bằng này không cố định mà luôn luôn thay đổi. Do đó, chất lỏng
rất khó bị nén, nó có thể tích xác định nhưng không có hình dạng riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó.
• Ở thể khí, các phân tử ở xa nhau hơn so với các phân tử trong chất lỏng. Khoảng cách giữa các phân tử
rất lớn so với kích thước của chúng nên lực tương tác giữa các phân tử rất yếu (trừ khi va chạm nhau), nên
các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. Do đó, khối chất khí không có hình dạng và thể tích riêng mà
nó có hình dạng và thể tích của bình chứa nó và có thể nén được dễ dàng. Cấu trúc Thể rắn Thể lỏng Thể khí
Khoảng cách giữa Rất gần nhau (cỡ kích Xa nhau Rất xa nhau (gấp các phân tử thước phân tử) hàng chục lần kích thước phân tử)
Sự sắp xếp của các Trật tự
Kém trật tự hơn so Không có trật tự phân tử với thể rắn
Chuyển động của Chỉ dao động quanh vị Dao động quanh vị trí Chuyển động hỗn các phân tử trí cân bằng cố định
cân bằng luôn luôn loạn thay đổi Hình dạng Xác định
Phụ thuộc phần bình Phụ thuộc bình chứa chứa nó Thể tích Xác định Xác định Phụ thuộc bình chứa
II. SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT
1. Sự chuyển thể của các chất:
• Khi các điều kiện như nhiệt độ, áp suất thay đổi, chất có thể chuyển từ thể này sang thể khác.
- Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất được gọi là sự nóng chảy. Quá trình chuyển ngược
lại từ thể lỏng sang thể rắn được gọi là đông đặc.
- Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) của các chất được gọi là sự hóa hơi. Quá trình chuyển
ngược lại, từ thể khí (hơi) sang thể lỏng được gọi là sự ngưng tụ.
• Sự thay đổi trạng thái của vật chất được thể hiện như hình vẽ bên cạnh.
Chú ý: Một số chất như băng phiến, đá khô (ở thể rắn) có khả năng
chuyển trực tiếp sang thể khí khi nó nhận nhiệt. Hiện tượng trên gọi
là sự thăng hoa và ngược lại gọi là sự ngưng kết. 2. Sự nóng chảy:
Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất gọi là sự nóng chảy. a. Đặc điểm:
• 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.
Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian trong quá trình nóng chảy của chất rắn kết tinh (đường
nét liền) và chất rắn vô định hình (đường nét đứt)
b. 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. c. Ứng dụng
Sự nóng chảy được ứng dụng trong công nghiệp luyện kim, hàn điện, thực phẩm. 3. Sự hoá hơi:
Sự hoá hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí. Sự hoá hơi thể hiện
qua hai hình thức đó là sự bay hơi và sự sôi. a. Sự bay 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 và luôn kèm theo sự ngưng tụ.
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: 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. Một số phân tử chất lỏng này có động năng đủ lớn,
thắng lực tương tác giữa các phân tử chất lỏng với nhau thì chúng có thể thoát ra khỏi mặt thoáng, trở thành các phân tử hơi. b. 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: 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