Giải chi tiết Vật lí 12 Cánh diều bài 1 Sự chuyển thể của các chất

MỞ ĐẦU 

Các chất có thể ở thể rắn như thanh sắt, thể lỏng như cồn, thế khí như hơi nước, ... Các chất cũng có thể chuyển từ thể này sang thể khác. Thanh sắt có thể nóng chảy, cồn có thể chuyển thành hơi, hơi nước có thể ngưng tụ thành nước, ...

Vậy các chất rắn, chất lòng, chất khí có cấu tạo như thế nào mà lại chuyển được từ thể này sang thể khác?

Bài làm chi tiết:

Sự khác biệt chính giữa các chất ở thể rắn, lỏng và khí thường nằm ở mức độ tổ chức và sự di động của các phân tử/ions.

• Rắn: Trong chất rắn, các phân tử hoặc nguyên tử thường được sắp xếp chặt chẽ và có thể di chuyển rất ít. Sự tổ chức này tạo ra cấu trúc đặc của chất rắn và làm cho chúng giữ được hình dạng và khối lượng cố định.
• Lỏng: Trong chất lỏng, các phân tử hoặc nguyên tử tự do di chuyển nhưng vẫn giữ được một mức độ sắp xếp tương đối. Điều này làm cho chất lỏng có khả năng chuyển động và có thể thay đổi hình dạng tùy thuộc vào điều kiện môi trường như nhiệt độ và áp suất.
• Khí: Trong chất khí, các phân tử hoặc nguyên tử tự do di chuyển một cách ngẫu nhiên và không có sự sắp xếp nào đáng kể. Chúng có thể di chuyển ở bất kỳ hướng nào và lấp đầy không gian có sẵn.

Những thay đổi trong điều kiện môi trường như nhiệt độ và áp suất có thể làm cho các phân tử hoặc nguyên tử đạt được năng lượng cần thiết để vượt qua sức giữ và chuyển đổi giữa các trạng thái rắn, lỏng và khí.

I. SƠ LƯỢC SỰ THAY ĐỔI CỦA CÁC CHẤT

Câu 1: Thanh sắt được tạo thành từ các phân tử chuyển động không ngừng nhưng tại sao lại không bị tan rã thành các hạt riêng biệt?

Bài làm chi tiết:

Thanh sát được tạo thành từ các phân tử chuyển động không ngừng nhưng không bị tan rã thành các hạt riêng biệt là vì;

Sắt có thể duy trì cấu trúc của nó do sự liên kết giữa các nguyên tử, các nguyên tử sắt liên kết với nhau tạo thành một mạng tinh thể, sự liên kết này ngăn chặn các phân tử di chuyển tự do ra khỏi cấu trúc.

Câu 2: Từ mô hình cấu trúc các chất mô tả trong hình 1.2 hãy so sánh độ lớn lực tương tác giữa các phân tử trong chất rắn, lỏng, khí.

Bài làm chi tiết: 

So sánh độ lớn lực tương tác giữa các phân tử trong chất rắn, lỏng và khí là:

+ Trong chất rắn, các phân tử được sắp xếp chặt chẽ và có thứ tự trong cấu trúc tinh thể vậy nên các phân tử có sự liên kết mạnh mẽ với nhau.

+ Trong chất lỏng, các phân tử không có sự liên kết chặt chẽ như chất rắn, vẫn có khả năng chuyển động và trượt lẫn nhau. Các phân tử trong chất lỏng tương tác với nhau yếu hơn so với trong chất rắn, cho phép chất lỏng chảy và thay đổi hình dạng.

+ Trong chất khí, các phân tử di chuyển tự do và có khoảng cách lớn giữa chúng vậy nên các lực tương tác giữa chúng là rất yếu, cho phép chất khí có khả năng nén và mở rộng dễ dàng.

Câu 3: Cùng một chất, khi ở thể lỏng thường có khối lượng riêng nhỏ hơn khi ở thể rắn và ở thể khí lại nhỏ hơn khi ở thể lỏng. Hãy so sánh khoảng cách trung bình giữa các phân tử của chất ở ba thể.

Bài làm chi tiết:

Khi chuyển từ thể rắn sang thể lỏng và từ thể lỏng sang thể khí, đối với cùng một chất, khoảng cách trung bình giữa các phân tử thường tăng lên:

+ Đối với thể rắn, các phân tử được sắp xếp chặt chẽ trong một cấu trúc tinh thể, khoảng cách giữa các phân tử là rất nhỏ, do đó khối lượng riêng của chất rắn thường lớn.

+ Đối với thể lỏng, liên kết phân tử giảm đi và chúng có khả năng tự do chuyển động, khoảng cách giữa các phân tử tăng lên, nhưng vẫn còn một mức độ sắp xếp, do đó khối lượng riêng của chất lỏng thường nhỏ hơn so với chất rắn do sự tăng khoảng cách giữa các phân tử.

+ Khi chất lỏng chuyển sang thể khí, lực tương tác giữa các phân tử trở nên yếu hơn và chúng có khả năng di chuyển tự do mà không gặp sự hạn chế nhiều, khoảng cách giữa các phân tử tăng lên đáng kể, và chúng tự do di chuyển trong không gian do đó khối lượng riêng của chất khí thường nhỏ hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn.

Tóm lại, khi chất chuyển từ trạng thái rắn sang lỏng và từ lỏng sang khí, khoảng cách trung bình giữa các phân tử tăng lên, điều này làm giảm khối lượng riêng của chất.

Câu 4: Chất ở thể nào dễ bị nén nhất? Vì sao?

Bài làm chi tiết:

Chất ở thể khí thường dễ bị nén nhất so với chất ở các thể khác (rắn và lỏng) bởi liên quan đến tính chất đặc biệt của các thể khí và cách các phân tử trong chúng tương tác: 

• Trong thể khí, các phân tử di chuyển tự do và có khoảng cách lớn giữa chúng.
• Trong thể khí, lực tương tác giữa các phân tử thường là lực Van der Waals, lực này thường rất yếu.

Tóm lại, tính chất di động và lực tương tác yếu giữa các phân tử trong thể khí làm cho chúng dễ bị nén hơn so với các thể khác của chất.

Luyện tập 1: Thêm các thông tin cần thiết vào các ô có dấu “?” để hoàn thành bảng 1.1.

Bài làm chi tiết:

II. SỰ CHUYỂN THỂ

Câu 5: Biểu diễn bằng sơ đồ các quá trình chuyển đổi giữa ba thể: rắn, lỏng, khí.

Bài làm chi tiết:

Câu 6: Hãy vẽ phác hình dạng đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian của nước qua các quá trình nóng chảy và hóa hơi khi được đu từ -10^oC đến 100^oC và đun tiếp một khoảng thời gian.

Bài làm chi tiết:

Khi bắt đầu đun nước, nước ở dạng rắn tăng nhiệt độ từ -10^oC tới 0^oC rồi bắt đầu thực hiện quá trình nóng chảy, trong khoảng thời gian của quá trình này, nhiệt độ của nước không đổi, kết thúc quá trình nóng chảy khi toàn bộ nước đã chuyển sang thể lỏng. Nước ở thể lỏng tăng nhiệt độ từ 0^oC tới 100^oC và bắt đầu thực hiện quá trình hóa hơi, trong thời gian thực hiện quá trình hóa hơi, nhiệt độ của nước không đổi cho tới khi toàn bộ nước chuyển sang thể khí.

Luyện tập 2: Vì sao nước sôi muốn để nguội nhanh thì cần mở nắp để hơi nước thoát ra?

Bài làm chi tiết:

Khi mở nắp, hơi nước có thể thoát ra một cách tự do hơn từ đó trao đổi nhiệt với môi trường nhanh hơn, tạo điều kiện cho quá trình làm nguội diễn ra nhanh chóng hơn. Nếu nước ở một nhiệt độ cao, việc thoát hơi trở nên quan trọng để làm giảm nhiệt độ nhanh chóng và làm cho nước nguội nhanh hơn.

Luyện tập 3: Cồn y tế chuyển từ thể lỏng sang thể khí rất nhanh ở điều kiện thông thường, hãy giải thích tại sao khi xoa cồn vào da, ta cảm thấy lạnh ở vùng da đó.

Bài làm chi tiết:

Cồn có khả năng hấp thụ nhiệt độ cao khi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi (khí). Khi bạn xoa cồn lên da, cồn bắt đầu bay hơi và quá trình này hấp thụ nhiệt độ từ da. Cồn bay hơi nhanh chóng, do đó, quá trình hấp thụ nhiệt độ từ da và làm lạnh cũng xảy ra nhanh chóng. Điều này tạo ra cảm giác lạnh khi bạn xoa cồn lên da.

Vận dụng: Giải thích sơ lược việc tách muối ra khỏi nước biển theo cách cổ truyền ở nước ta.

Bài làm chi tiết:

Việc tách muối ra khỏi nước theo cách cổ truyền ở nước ta thường được thực hiện thông qua phương pháp đun sôi và cô đặc:

Bước 1: Chế Biến Nước Muối:

Nước muối thường chế biến từ nước biển hoặc nước mặn. Nước này chứa một lượng lớn muối hòa tan, chủ yếu là natri clorua (NaCl).

Bước 2: Đun Sôi Nước Muối:

Nước muối được đun sôi trong các nồi lớn. Quá trình đun sôi giúp muối hòa tan và tách khỏi nước.

Bước 3: Cô Đặc Nước Muối:

Sau khi nước muối đã đun sôi, nước muối còn sót lại được cô đặc bằng cách làm cho nước bay hơi, để lại muối tinh khiết.

Bước 4: Tách Muối ra khỏi Nước:

Nước muối cô đặc sau đó được đổ vào các bể hoặc kênh để muối tinh kết tủa. Quá trình này tạo ra các hòn muối tinh màu trắng, thường được gọi là muối biển.

Bước 5: Đánh Muối:

Muối tinh thường được đánh để loại bỏ tạp chất và tạo ra muối biển tinh khiết, phổ biến trong ẩm thực và sử dụng hàng ngày.

Phương pháp này tận dụng tính chất của nước và muối, khi muối có khả năng kết tinh khi nước bay hơi, giúp tách muối ra khỏi nước. Quá trình này giữ lại muối tinh trong tình trạng nguyên vẹn, và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau.