Nếu các hình thức truyền nhiệt nhiệt truyền từ Mặt trời đến Trái Đất bằng cách nào
|
Hoạt động 5 trang 159 sách Tài liệu Dạy – Học Vật lí 8. Lời giải chi tiết Bài: Chủ đề 22: Đối lưu – Bức xạ nhiệt
Vận dụng: hãy trả lời các câu hỏi sau. – Khi đặt tay gần một ngọn đèn cầy, nhiệt năng truyền trong không khí đến tay ta theo cách thức nào khi đặt tay ngang với ngọn lửa và khi đặt tay phía trên ngọn lửa. Tà đó giải thích trường hợp nào thì nhiệt năng truyền đến tay ta lớn hơn. – Nhiệt năng truyền từ Mặt Trời đến Trái Đất theo cách thức nào ? – Hãy giải thích vì sao khi đi ngoài trời nắng (hình minh họa H22.6) nếu mặc quần áo màu sẫm thì ta cảm thấy nóng bức hơn lúc mặc quần áo màu sáng.
– Khi đặt tay gần một ngọn lửa đèn cầy, nhiệt năng truyền trong không khí đến tay ta theo cách bức xạ nhiệt khi ta đặt tay ngang với ngọn lửa và bức xạ nhiệt truyền nhiệt khi tay đặt phía trên ngọn lửa. Vì không khí truyền nhiệt kém vùng không khí ở trước ngọn lửa đèn cầy khi bị đốt nóng nhẹ hơn và bay lên trên chứ hầu như không lan theo phương ngang. – Nhiệt năng truyền từ Mặt Trời đến Trái Đất theo cách thức bức xạ nhiệt vì giữa Mặt Trời và Trái Đất là chân không (Chân không thì không dẫn nhiệt). – Các vật màu đen, màu sẫm thường hấp thụ nhiệt tốt hơn nên nhiệt lượng nhận được sẽ lớn hơn quần áo màu sáng. Vì vậy khi mặc quần áo màu sẫm sẽ có cảm giác nóng hơn. Bản chất của sự dẫn nhiệt là gì? Trong các hiện tượng nào sau đây, hiện tượng liên quan đến dẫn nhiệt là: Tại sao trong chất rắn không xảy ra đối lưu? Năng lượng từ Mặt Trời truyền xuống Trái Đất bằng cách nào? Vật nào sau đây hấp thụ nhiệt tốt? Những hiện tượng nào sau đây không phải đối lưu? Hiện tượng có thể xảy ra cả ở trong chân không là: Trong một số nhà máy, người ta thường xây dựng những ống khói rất cao vì Quan sát video thí nghiệm sau:
Mặt Trời sưởi ấm Trái Đất bằng cách nào trong số 3 hình thức truyền nhiệt: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ? Tất cả mọi vật chúng ta nhìn thấy hay cầm, nắm được đều có cấu tạo từ những hạt bé tí xíu gọi là nguyên tử. Nguyên tử bé đến nỗi không thể nhìn thấy bằng mắt thường, mặc dù vậy nguyên tử lại cấu tạo nên tất cả mọi vật trong vũ trụ. Khi một vật nóng lên tức là các nguyên tử của nó có rất nhiều năng lượng và đang chuyển động. Nếu một vật lạnh đi, các nguyên tử của nó có ít năng lượng hơn và nằm im. Đúng là không gian vũ trụ là chân không, tức là không có gì ngoài đó cả, nhưng thực ra không phải là môi trường chân không hoàn toàn. Kể cả không tính những vật thể lớn như là các ngôi sao, hành tinh, sao chổi thì không gian vẫn không hoàn toàn trống rỗng đâu. Trên thực tế, trong hệ mặt trời của chúng ta, mặt trời luôn luôn tỏa ra không gian vũ trụ gió mặt trời. Gió mặt trời là một phần tạo nên ánh sáng kì ảo mà chúng ta gọi là cực quang. Nhưng gió mặt trời không đặc lắm mà chứa rất ít nguyên tử, ít hơn nhiều so với không khí. Điều này có nghĩa là gió mặt trời không thể mang theo nhiều nhiệt và không thể nói gió mặt trời mang nhiệt đến cho Trái Đất. Có 3 cách truyền nhiệt là dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Chúng ta cùng tìm hiểu lần lượt ba hiện tượng này để xem cách nào dẫn nhiệt tốt nhất qua không gian. Dẫn nhiệt Dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt qua tiếp xúc trực tiếp. Nếu bạn sờ vào một đồ vật nóng, nhiệt truyền từ vật đó sang tay bạn. Nếu bạn sờ vào vật lạnh, nhiệt truyền từ tay bạn sang vật đó. Một số nguyên liệu, ví dụ như kim loại, có khả năng dẫn nhiệt tốt. Các nguyên liệu khác, như là thủy tinh, dẫn nhiệt kém, còn được gọi là chất cách nhiệt. Nhiệt cũng có thể truyền qua vật trung gian, ví dụ: nếu bạn cầm chiếc thìa để trong cốc trà nóng thì nhiệt truyền qua chiếc thìa làm nóng tay bạn. Nhưng chúng ta không chạm vào mặt trời và vũ trụ là chân không nên không có gì đóng vai trò như chiếc thìa kia để dẫn nhiệt đến Trái Đất được. Vì thế có thể kết luận mặt trời không truyền nhiệt đến Trái Đất bằng cách dẫn nhiệt. Đối lưu Đối lưu là sự truyền nhiệt qua các luồng chất lưu. Chất lỏng và chất khí đều là các chất lưu và có khả năng dẫn nhiệt. Các nguyên tử sẽ chuyển động từ vùng nóng về phía vùng lạnh hơn, mang theo nhiệt và năng lượng. Ví dụ khi bạn tắm bồn mà thấy nước nguội dần, bạn mở vòi nước nóng ra sẽ thấy dòng nước nóng chảy từ đầu này lan về đầu kia của bồn tắm. Các nguyên tử nóng sẽ va chạm với các nguyên tử lạnh và truyền nhiệt thông qua đối lưu cho đến khi toàn bộ nước trong bồn ấm đều. Nhưng vì không gian vũ trụ là chân không, không có chất lỏng hay chất chất khí để dẫn nhiệt đối lưu từ mặt trời đến Trái Đất nên có thể kết luận mặt trời không truyền nhiệt đến Trái Đất bằng đối lưu. Bức xạ Những vật thể nóng, ví dụ như mặt trời hay cả chính cơ thể con người, tỏa ra nhiệt. Khi nguyên tử của các vật thể này chuyển động và rung động, chúng tỏa ra hay chính là “bức xạ” ra năng lượng điện từ và được gọi là “bức xạ nhiệt”. Năng lượng điện từ có nhiều loại, một số loại chúng ta có thể nhìn thấy được, ví dụ như cầu vồng chính là ánh sáng do năng lượng điện từ tạo ra; một số loại không nhìn thấy được, như là năng lượng hồng ngoại mà cơ thể chúng ta khi nóng sẽ tỏa ra hay năng lượng vi sóng chúng ta dùng để nấu ăn. Không giống với dẫn nhiệt và đối lưu, bức xạ nhiệt không cần vật chất để truyền nhiệt. Năng lượng bức xạ từ mặt trời, đi qua môi trường chân không vũ trụ với tốc độ ánh sáng. Khi dòng năng lượng này tới Trái Đất, một phần truyền vào các chất khí trong khí quyển của Trái Đất, một phần đi xuyên qua khí quyển và làm nóng các nguyên tử trên bề mặt Trái Đất, một phần khác thậm chí là được hấp thụ trực tiếp qua da vào cơ thể chúng ta. Mặt đất hấp thụ năng lượng bức xạ từ mặt trời và lại tỏa ra nhiệt. Một phần nhiệt tỏa ra từ mặt đất được truyền sang vật khác, giống như khi ta đi chân trần trên cát ở bờ biển vào mùa hè thì sẽ thấy nóng hoặc bỏng chân; một phần nhiệt lại được đối lưu thông qua gió và các dòng hải lưu; còn một phần thì bức xạ trở lại khí quyển, thậm chí là trở lại vũ trụ.
Năng lượng nhiệt từ mặt trời truyền đến Trái đất thông qua một quá trình truyền nhiệt được gọi là bức xạ. Bức xạ liên quan đến sự truyền nhiệt qua sóng hồng ngoại. Giữa Trái đất và mặt trời, có một khoảng chân không rộng lớn, không có phân tử nào hiện diện, có nghĩa là nhiệt phải được truyền mà không có môi trường. Có ba hình thức truyền nhiệt: dẫn truyền, đối lưu và bức xạ. Trong ba quá trình này, dẫn truyền và đối lưu yêu cầu sự hiện diện của môi trường để truyền nhiệt, do đó loại bỏ chúng như những phương pháp truyền nhiệt khả thi trong không gian. Bức xạ không yêu cầu sự hiện diện của các phân tử để truyền nhiệt, vì nó dựa vào việc sử dụng sóng hồng ngoại. Sóng hồng ngoại là một phần của phổ điện từ, bao gồm các sóng có bước sóng và tần số khác nhau, có thể truyền năng lượng mà không cần môi trường. Quang phổ điện từ cũng bao gồm quang phổ nhìn thấy được, có tất cả các màu có thể nhìn thấy được của ánh sáng. Một nhà khoa học tên là William Herschel đã đo nhiệt độ của tất cả các màu của ánh sáng và nhận thấy rằng màu đỏ có nhiệt độ cao nhất. Khi ông đặt một nhiệt kế bên ngoài điểm cuối màu đỏ của quang phổ, ông nhận thấy nhiệt độ thậm chí còn cao hơn, điều này cho thấy sự hiện diện của một làn sóng vô hình có thể mang nhiệt. Vì sóng này xuất hiện ngay bên ngoài điểm cuối màu đỏ của quang phổ, nó được đặt tên là tia hồng ngoại và từ đó được chấp nhận là phương thức truyền nhiệt từ mặt trời.
Đối lưu là gì? Bức xạ nhiệt là gì? Nhiệt từ Mặt trời truyền xuống Trái đất bằng hình thức nào? Đối với chất rắn nhiệt truyền bằng hình thức nào? Năng lượng của mặt trời truyền xuống Trái Đất bằng hình thức bức xạ nhiệt. Vì muốn truyền năng lượng thì nguồn nhiệt năng đó phải đi qua vùng chân không nên không thể dùng hình thức đối lưu, còn nếu truyền nhiệt bằng cách dẫn điện qua không khí thì cũng không được do mặt trời ở rất xa Trái Đất. Còn truyền năng lượng bằng hình thức bức xạ nhiệt ,có thể xảy ra trong chân không mà không bị mất đi năng lượng cũng như đi qua chất rắn. Năng lượng Mặt Trời truyền xuống Trái Đất bằng cách nào? A. Bằng sự dẫn nhiệt qua không khí. B. Bằng sự đối lưu. C. Bằng bức xạ nhiệt. D. Bằng một hình thức khác. Năng lượng từ Mặt Trời truyền xuống Trái Đất bằng cách nào? A. Bằng sự dẫn nhiệt qua không khí. B. Bằng sự đối lưu. C. Bằng bức xạ nhiệt. D. Bằng một hình thức khác. Năng lượng của Mặt Trời truyền xuống Trái Đất chủ yếu bằng cách: A. dẫn nhiệt. B. đối lưu C. bức xạ nhiệt. D. cả ba cách trên. Khoảng cách từ Mặt Trăng và Trái Đất đến Mặt Trời coi như bằng nhau. Khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất coi như bằng 300 lần khoảng cách từ Mặt Trăng đến Trái Đất. Khối lượng Mặt Trời coi như bằng 300 lần khối lượng Trái Đất. Xét các lực hấp dẫn mà Mặt Trời và Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng. Lực nào lớn hơn và lớn hơn bao nhiêu lần ? A. Hai lực bằng nhau. B. Lực hút do mặt Trời nhỏ hơn. C. Lực hút do Mặt Trời bằng 3/10 lực hút do Trái Đất. D. Lực hút do Mặt Trời bằng 10/3 lực hút do Trái Đất. Khi sét đánh xuống mặt đất thì có một lượng điện tích -30 C di chuyển từ đám mây xuống mặt đất. Biết hiệu điện thế giữa mặt đất và đám mây là 2 . 10 7 V Năng lượng mà tia sét này truyền từ đám mây xuống mặt đất bằng: A. 1 , 5.10 − 7 J B. 0 , 67.10 7 J C. 6.10 9 J D. 6.10 8 J Bản chất của sự dẫn nhiệt là gì? Trong các hiện tượng nào sau đây, hiện tượng liên quan đến dẫn nhiệt là: Tại sao trong chất rắn không xảy ra đối lưu? Năng lượng từ Mặt Trời truyền xuống Trái Đất bằng cách nào? Vật nào sau đây hấp thụ nhiệt tốt? Những hiện tượng nào sau đây không phải đối lưu? Hiện tượng có thể xảy ra cả ở trong chân không là: Trong một số nhà máy, người ta thường xây dựng những ống khói rất cao vì Quan sát video thí nghiệm sau: |
