Vị trí: Vật Lý lớp 8. Học kỳ II. Tuần 29. Tiết 28. Theo phân phối chương trình học. Video tham khảo có thể xem tại đây 1. Mục tiêu Khảo sát tính dẫn nhiệt của 4 loại vật liệu, gỗ, nhựa, inox và đồng 2. Chuẩn bị lý thuyết Trong nhiệt học, nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm vào hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt. Như vậy, sự dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt lượng từ phần này sang phần khác của một vật, từ vật này sang vật khác. Nếu xét trong một qui mô nhỏ, dẫn nhiệt xảy ra khi các phân tử, nguyên tử hoặc các hạt nhỏ hơn (như electron) ở vùng nóng (dao động nhanh) tương tác với các hạt lân cận ở vùng lạnh (dao động chậm). Khi mật độ các hạt giảm, tức là khoảng cách giữa các hạt trở nên xa hơn, sự va chạm giữa các nguyên tử ít hơn, do đó tính dẫn nhiệt giảm. Điều này giải thích vì sao chất lỏng và chất khí dẫn nhiệt kém, chất rắn dẫn nhiệt tốt. Trong chất rắn, kim loại dẫn nhiệt tốt nhất. Nếu coi khả năng dẫn nhiệt của không khí là 1 thì khả năng dẫn nhiệt của một số chất có giá trị như bảng sau:
3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation Dụng cụ 1 aMixer MGA, 4 cảm biến nhiệt độ, 1 cốc nhựa 250 ml, 1 khay nhựa, 4 thanh vật liệu khác nhau, 1 bộ thí nghiệm tính dẫn nhiệt.  Hóa chất Nước nóng (khoảng 80oC) 4. Tiến hành Bước 1: Mở MGA, kết nối 4 cảm biến nhiệt độ vào 4 kênh của MGA. Bước 2: Nhấn vào biểu tượng Bước 3: Chèn tấm giữ thanh vật liệu vào hộp mica. Sau đó chèn các thanh vật liệu (đồng, inox, gỗ, nhựa) vào các lỗ trên tấm giữ thanh. Cuối cùng dùng nắp đậy hộp mica lại. Bước 4: Chèn đầu cảm biến nhiệt độ vào các lỗ ở phần lồi ra trên nắp hộp mica. Vị trí của đầu các cảm biến tương ứng như sau: CH 1, 2, 3, 4 nằm trên thanh đồng, inox, gỗ, nhựa. II. Thu thập dữ liệu Bước 5: Để cân bằng các cảm biến nhiệt độ, nhấn vào biểu tượng Chú ý: Phải có ít nhất 2 cảm biến giống nhau kết nối với các kênh của MGA ta mới sử dụng được chức năng này. Bước 7: Nhấn vào nút Bước 8: Khi quá trình thu thập dữ liệu tự động dừng sau 5 phút, nhấn vào biểu tượng Bước 9: Phác họa lại 4 đồ thị nhiệt độ theo thời gian quan sát được trên màn hình MGA vào đồ thị phác họa. Bước 10: Nhấn vào biểu tượng Chú ý: Ta có thể di chuyển dấu ‘+’ đến vị trí chính xác bằng cách sử dụng các phím mũi tên trên MGA. Bước 11: Nhấn vào biểu tượng Bước 12: Lặp lại các bước 10 và 11 với đồ thị của inox, gỗ, nhựa. Ghi lại giá trị thu được vào Bảng 1. Bảng 1
5. Kết luận Trong thí nghiệm trên, những dụng cụ như hộp mica, nắp hộp, tấm đỡ thanh đồng, các thanh vật liệu có thể tự chế tạo nếu bạn muốn. MGA có 4 kênh giúp ta có thể đo đạc cùng một lúc 4 vật liệu khác nhau rất tiện dụng. Các câu hỏi thảo luận: 1. Dựa vào đồ thị phác họa, bạn hãy mô tả sơ lược về chiều hướng và tốc độ tăng nhiệt độ trong thí nghiệm? 2. Từ kết quả thí nghiệm trong Bảng 1 so sánh về tính dẫn nhiệt của các vật liệu. 3. Hãy nêu các ứng dụng của tính dẫn nhiệt trong thực tế hàng ngày?
Kí hiệu hóa học: Ag Khả năng dẫn điện: Cao nhất Tính chất: Là kim loại mềm, dễ uốn Nếu hỏi kim loại nào dẫn điện tốt nhất, thì chắc chắc bạc (Ag) chính là câu trả lời phù hợp. Tuy nhiên, vì có giá thành đắt đỏ nên người ta hiếm khi ứng dụng bạc cho ngành công nghiệp điện dù nó sở hữu khả năng dẫn điện rất xuất sắc. Thay vào đóm, bạc thường được dùng để đúc tiền, tráng gương và làm đồ trang sức. ĐồngKí hiệu hóa học: Cu Khả năng dẫn điện: Thứ 2 Tính chất: Là kim loại mềm, dễ uốn và tạo hình Dù kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc, song đồng lại được xem là vật chất chế tạo dây dẫn điện phổ biến nhất hiện nay nhờ giá thành rẻ. Không chỉ vậy, một số loại đồ gia dụng hoặc mỹ nghệ cũng được chế tác từ đồng, bao gồm: chảo, tượng đúc, que hàn,… Một số hợp chất của đồng thường tồn tại ở dạng màu xanh lam, xanh lục nên người ta cũng hay sử dụng để làm thuốc nhuộm trong các xí nghiệp vải. VàngKí hiệu hóa học: Au Khả năng dẫn điện: Thứ 3 Tính chất: Dẫn nhiệt và điện tốt, khó bị oxi hóa, tính thẩm mỹ cao Người dân trên thế giới thường không chú ý nhiều tới khả năng dẫn điện của vàng; mà thay vào đó, họ thường sử dụng chúng làm đơn vị trao đổi giá trị tiền tệ và trang sức. Tuy nhiên, đối với những người lao động phải thường xuyên tiếp xúc với điện hoặc nạn nhân bị điện giật, thì cần tháo bỏ hết trang sức bằng vàng ra khỏi cơ thể nhằm tránh bị dòng điện lan nhanh khắp cơ thể, gây đe dọa đến tính mạng cá nhân. NhômKí hiệu hóa học: Al Khả năng dẫn điện: Thứ 4 Tính chất: Dẻo, khó bị oxi hóa, nhiệt độ nóng chảy cao Trong một số trường hợp, nhôm được chế tạo làm dây dẫn điện. Nhưng với đặc tính chịu nhiệt cao nên nhôm thường được ứng dụng rộng rãi trong các công trình kiến trúc như: vách ngăn xây dựng, chế tạo tôn lợp mái nhà, cột, trụ nhà,… NatriKí hiệu hóa học: Na Khả năng dẫn điện: Thứ 5 Tính chất: Dẫn điện và nhiệt ở môi trường bình thường rất tốt, có tính mềm, có thể cắt được bằng dao Có thể nói, natri là một trong những thành phần quan trọng cấu thành nên muối ăn (NaCl), chế tạo đèn hơi, xà phòng thơm, chất bôi trơn bề mặt kim loại. WolframKí hiệu hóa học: W Khả năng dẫn điện: Thứ 6 Tính chất: Là kim loại cứng, giòn và khó gia công, có khả năng chống lại quá trình axit, kiềm và oxi hóa mạnh mẽ Wolfram tinh khiết được chuyên dùng trong ngành điện năng chế tạo dây tóc trong bóng đèn sợi đốt. Ngoài ra, nhờ tính trơ và độ dẫn điện tương đối tốt mà Wolfram cũng được ứng dụng để chế tạo ra kính hiển vi và điện cực. Đồng thauKí hiệu hóa học: CuZn37 Khả năng dẫn điện: Thứ 7 Tính chất: Là một thể hợp kim của kẽm và đồng, có màu vàng lấp lánh, tùy theo tỉ lệ pha trộn giữa kẽm và đồng mà mỗi loại đồng thau sẽ có độ sáng khác nhau Với giá thành rẻ và độ lấp lánh sáng bóng như vàng nên đồng thau thường được dùng để chế tạo các đồ trang sức có giá trị thấp. Một vài trường hợp dễ bị nhầm lẫn đồng thau và vàng nguyên chất. Đồng thau cũng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực như: chế tạo vật liệu hàn, đầu đạn súng, đồ trang trí mỹ nghệ và nhạc cụ. SắtKí hiệu hóa học: Fe Khả năng dẫn điện: Thứ 8 Tính chất: Là một trong những kim loại phổ biến lâu đời nhất trên Trái Đất, có tính thù hình, cứng và rắn chắc Tính đến thời điểm hiện tại, thì sắt chính là kim loại được sử dụng nhiều nhất trong đời sống của con người. Hầu như trong mọi lĩnh vực và ngành nghề đều cần đến sự ứng dụng của sắt, bao gồm: chế tạo công cụ lao động: cuốc, xẻng, gậy; chế tạo đồ gia dụng: tủ, bàn, giường, cầu thang; đặc biệt là ngành sản xuất ô tô hoặc các công trình xây dựng kiến trúc thì không một kim loại nào có thể thay thế được sắt trong việc tạo độ cứng, chắc chắn cho công trình và sản phẩm. CrômKí hiệu hóa học: Cr Khả năng dẫn điện: Thứ 9 Tính chất: Là kim loại có khả năng chống trầy xước cao, giòn, cứng và khó bị nóng chảy Công dụng: Tuy hiếm khi có mặt trong đời sống thực tế, song crôm lại là một trong những chất xúc tác không thể thiếu của các ngành công nghiệp như đánh bóng bề mặt; tạo tính không gỉ sét cho dao, kéo; tạo màu rực rỡ cho thuốc sơn, nhuộm; làm khuôn đúc gạch nung; chất phụ trợ cho thuốc ăn kiêng và là phụ gia quan trọng của nhiên liệu xăng. ChìKí hiệu hóa học: Pb Khả năng dẫn điện: Thứ 10 Tính chất: Là kim loại tuy mềm nhưng lại có khối lượng vô cùng nặng hơn nhiều lần so với cảm giác khi ta chạm vào, có tính tạo hình và rất độc hại đối với con người và động vật Trong công nghiệp, chì được ứng dụng rất rộng rãi như một thành phần quan trọng trong việc chế tạo ắc quy, dùng làm tấm chắn chất phóng xạ trong ngành công phóng xạ và thường được dùng trong nhựa PVC. Tuy nhiên, chì lại là kim loại chứa lượng độc tố rất lớn. Một số mặt hàng mỹ phẩm cần độ bám lâu như son, phấn cũng thường sử dụng chì để tăng thời gian lì của màu sắc. Tuy nhiên, nếu lạm dụng chì quá mức sẽ lập tức dẫn đến triệu chứng ngộ độc, ảnh hưởng đến thần kinh và gây ung thư nếu người dùng sử dụng quá lâu ngày. |
