Có rất nhiều hiện tượng trong cuộc sống hàng ngày chúng ta không thể nào giải thích được. Tuy nhiên, nhờ có kiến thức vật lý, nhiều điều tưởng chừng khó khăn lại cực kỳ dễ dàng lý giải. Không phải tự nhiên, bộ môn vật lý lại được đưa vào chương trình học của các em. Trong chương trình vật lý 8, các em sẽ được tiếp cận đến một chủ đề rất thú vị. Đó chính là đối lưu bức xạ nhiệt. Chủ đề này thực chất là gì? Chúng ta cùng nhau tìm hiểu trong bài viết ngày nhé!
Đối lưu là gì?
Chúng ta đã được tìm hiểu qua về cách tăng nhiệt năng của một vật trong bài viết trước. Trong số đó, truyền nhiệt chính là một cách được sử dụng nhiều nhất. Chính vì vậy, bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu thêm về đối lưu bức xạ nhiệt. Bởi đây chính là 2 dạng truyền nhiệt đến vật. Trong phần này của bài viết chúng ta sẽ tìm hiểu về đối lưu.
Đối lưu bức xạ nhiệt là gì
Đối lưu được định nghĩa là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất khí và chất lỏng. Đây chính là phương thức truyền nhiệt chủ yếu của hai chất này. Điều này cũng chỉ xảy ra ở duy nhất hai chất đó là lỏng và khí. Không có hiện tượng đối lưu trong chất rắn hay ngoài chân không.
Cơ chế của đối lưu
Cơ chế của đối lưu chính là dựa vào trọng lượng và lực đẩy acsimet. Chúng ta đã được tìm hiểu về hai đại lượng này trong các bài viết trước. Chúng tôi sẽ nhắc lại về lực đẩy acsimet để các bạn hiểu hơn. Lực đẩy acsimet chỉ xảy ra trong môi trường chất lỏng. Khi chúng ta nhấn chìm một vật trong chất lỏng. Chúng ta sẽ thấy vật này bị đẩy lên theo phương thẳng đứng. Đây chính là sự xuất hiện và tác dụng của lực đẩy acsimet.
Chúng ta giải thích về cơ chế của đối lưu dựa trên lực đẩy acsimet. Khi được đun nóng, lớp chất lỏng ở dưới nóng lên trước. Lớp chất lỏng này nở ra. Dẫn đến trọng lượng riêng trở nên nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp nước ở trên. còn lớp nước lạnh ở trên chìm xuống thế chỗ cho lớp nước này để lại được đun nóng. Cứ thể cho tới khi cả khối chất lỏng nóng lên. Đối lưu bức xạ nhiệt luôn được giới thiệu cùng nhau. Bởi đây là 2 cách truyền nhiệt.
Bức xạ nhiệt là gì? Đối lưu bức xạ nhiệt
Nếu như phía trên, chúng ta nói đến đối lưu là cách truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng chất khí. Thì đến với bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra trong môi trường chân không. Đây cũng chính là sự đặc biệt của cách truyền nhiệt này.
Cơ chế của bức xạ nhiệt chính là sự phát và thu năng lượng của các nguyên tử. Khi electron của các nguyên tử chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác sẽ xảy ra sự thu phát năng lượng. Bức xạ nhiệt có cùng bản chất với bức xạ thẳng và phản xạ khúc xạ, Các em chỉ cần hiểu đơn giản về định nghĩa của bức xạ nhiệt. Bởi điều này các em không thể tự mình làm thí nghiệm để kiểm chứng được.
Bức xạ nhiệt là gì?
Chúng ta có thể lấy một ví dụ về bức xạ nhiệt trong cuộc sống thường ngày. Đó chính là những miếng tôn lợp mái nhà. Khi ở dưới trời nắng, miếng tôn trở nên nóng hơn. Đây chính là do miếng tôn đã hấp thụ nhiệt từ mặt trời. Bức xạ nhiệt từ năng lượng nhiệt của mặt trời hấp thụ sang miếng tôn. Các em có thể ghi nhớ ví dụ này để làm bài tập về đối lưu bức xạ nhiệt.
Những lưu ý về bức xạ nhiệt
Các nhà vật lý học đã làm thí nghiệm và đưa ra những chú ý về bức xạ nhiệt. Những vật có bề mặt xù xì và có màu tối thì hấp thụ tia nhiệt càng nhiều. Chúng ta hoàn toàn có thể cảm nhận điều này vào mùa hè. Khi ra đường nếu chọn áo tối màu, thì chúng ta sẽ cảm thấy nóng rát hơn khi chọn áo màu sáng. Ta nói, những vật có màu sắc sẫm sẽ hấp thụ nhiệt tốt hơn. Nhớ về những lưu ý đối lưu bức xạ nhiệt các em hoàn toàn có thể giải thích các hiện tượng thường ngày.
Trái lại với những vật có bề mặt xù xì, màu sẫm. Thì những vật có bề mặt nhẵn màu sắng sẽ ít nhất thụ nhiệt hơn. Hay ta nói, quá trình bức xạ nhiệt ở những vật có đặc điểm này diễn ra ít hơn. Chính vì vậy, trong mùa hè, các bạn muốn ít bị nóng có thể chọn áo sáng màu. Điều này không chỉ đúng với quần áo mà tất cả các vật khác. Ngay cả chọn màu sơn tường nhà, hay màu sắc của ô cũng được áp dụng điều này. Đối lưu bức xạ nhiệt là một trong các cách truyền nhiệt cho vật tốt nhất.
Các dạng bài tập về đối lưu bức xạ nhiệt
Trong chủ đề đối lưu bức xạ nhiệt các em sẽ phải quen với các bài tập vận dụng. Những bài dạng câu hỏi ứng dụng, yêu cầu giải thích. Việc cần làm, chính là nhớ về đặc điểm của đối lưu bức xạ nhiệt. Các em hoàn toàn có thể giải thích hoặc tìm ra cách để giải thích hiện tượng. Đề bài sẽ đưa ra cho các em một hiện tượng hoặc yêu cầu giảm, tăng nhiệt lượng. Các em sẽ dựa trên dữ kiện để bài đưa ra để lựa chọn được cách truyền nhiệt chính xác.
Thí nghiệm về bức xạ nhiệt
Về cơ bản, đối lưu, bức xạ nhiệt hay truyền nhiệt cơ học đều là 1 trong những cách tăng nhiệt lượng cho vật. Các em phân biệt được các trường hợp này thì sẽ chọn được cách làm chính xác.
Đôi khi, các em sẽ gặp chủ đề này trong dạng bài trắc nghiệm. Tuy nhiên những câu hỏi được đưa ra chỉ xoay quanh lý thuyết đối lưu bức xạ nhiệt. Học thuộc định nghĩa và những lưu ý. Các em sẽ chọn được đáp án chính xác cho những câu hỏi trắc nghiệm này.
Một số ví dụ về bài tập đối lưu bức xạ nhiệt
Chúng tôi đã tổng hợp một số bài tập về chủ đề đối lưu bức xạ nhiệt dưới đây. Các em hãy đọc và tham khảo cách làm nhé! Những ví dụ này có thể xuất hiện trong đề bài trên lớp của các em.
Bài 1:
Có những cách truyền nhiệt nào? Các chất rắn lỏng khí, chân không truyền nhiệt chủ yếu bằng hình thức nào? Lấy ví dụ trong thực tế.
Lời giải:
Có 3 hình thức truyền nhiệt năng đã được học chính là: Dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt. Chất rắn thường sẽ có cách truyền nhiệt chủ yếu bằng hình thức dẫn nhiệt. Còn chất lỏng truyền nhiệt chủ yếu bằng hình thức đối lưu. Chân không truyền nhiệt bằng hình thức bức xạ nhiệt.
Ví dụ:
- Xoong, nồi thường làm bằng kim loại, khi đun chất lỏng bao giờ cũng đun từ dưới đun lên.
- Ánh sáng mặt trời có thể truyền nhiệt đến trái đất nhờ bức xạ nhiệt
Bài 2:
Bài tập vận dụng
Trong đời sống hàng ngày, có đồ dùng nào hạn chế được các cách truyền nhiệt mà giữ được nhiệt độ lâu dài không ?
Lời giải
Đồ dùng giữ nhiệt được sử dụng nhiều nhất trong cuộc sống hằng ngày là Phích. Đồ vật này còn được gọi là Bình thủy. Đây là một bình thủy tinh 2 lớp. Giữa 2 lớp thủy tinh này là chân không để ngăn cản sự dẫn nhiệt.
Hai mặt đối diện của 2 lớp thủy tinh được tráng bạc để phản xạ các tia nhiệt trở lại nước đựng trong phích. Phích được đậy nút thật kín để ngăn cản sự truyền nhiệt bằng đối lưu ra ngoài. Nhờ đó mà phích giữ được nước nóng lâu dài.
Có thể nói, những kiến thức chúng tôi đề cập trên đây đều là lý thuyết và ví dụ về đối lưu, bức xạ nhiệt. Hy vọng những kiến thức này có thể đem đến cho các em cách tiếp cận bài học dễ dàng hơn. Các em hãy ghi chép lại những điều này để có thể vận dụng tốt hơn nhé! Cảm ơn các em đã đón đọc bài viết hôm nay.