Lý thuyết Sự chuyển thể của các chất - Vật lí 12 Cánh diều

Bài 1. Sự chuyển thể của các chất

I. Sơ lược cấu trúc của chất rắn, chất lỏng, chất khí

1. Mô hình động học phân tử

- Các chất được cấu tạo từ các hạt (phân tử, nguyên tử, ion)

- Các phân tử chuyển động không ngừng. Chuyển động của các phân tử được gọi là chuyển động nhiệt

- Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật do chúng tạo nên càng cao

- Giữa các phân tử có lực tương tác, bao gồm lực hút cà lực đẩy. Độ lớn của những lực này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử

2. Sơ lược cấu tạo của các chất

II. Sự chuyển thể

1. Sự chuyển thể của chất

2. Giải thích sự nóng chảy

- Căn cứ vào cấu trúc sắp xếp của các hạt tạo nên chất rắn, người ta chia chất rắn thành hai loại: chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình

- Sự nóng chảy của chất rắn kết tinh

+ Khi nung nóng liên tục một vật rắn kết tinh nhiệt độ của vật tăng dần

+ Khi nhiệt độ đạt một giá trị xác định gọi là nhiệt độ nóng chảy thì vật bắt đầu chuyển sang thể lỏng và trong suốt quá trình này nhiệt độ của vật là không đổi

+ Khi toàn bộ chất rắn đã chuyển sang thể lỏng, tiếp tục cung cấp nhiệt lượng thì nhiệt độ của vật sẽ tiếp tục tăng

- Sự nóng chảy của chất rắn vô định hình

+ Khi nung nóng liên tục vật rắn vô định hình, vật rắn mềm đi và chuyển sang thể lỏng một cách liên tục, trong quá trình này nhiệt độ của vật tăng liên tục

+ Vật rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định

→ Khi đun nóng đến một nhiệt độ nào đó, vật rắn bắt đầu chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng (sự nóng chảy). Chất rắn kết tinh có  nhiệt độ nóng chảy xác định (ở một áp suất cụ thể). Chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định

3. Giải thích sự hóa hơi

Khi các phân tử chất lỏng nhận được năng lượng, chúng sẽ chuyển động nhanh hơn làm nhiệt độ chất lỏng tăng dần. Một số phân tử chất lỏng ở gần bề mặt khối chất lỏng chuyển động hướng ra ngoài (Hình 1.6). Một số trong những phân ửt này có động năng đủ lớn, thắng được lực tương tác giữa các phân ửt thì có thể thoát ra ngoài khối chất lỏng. Ta nói chất lỏng bay hơi. Như vậy, có thể nói sự bay hơi là sự hóa hơi xảy ra ở mặt thoáng của khối chất lỏng.

Đồng thời, ở gần bề mặt khối chất lỏng, một số phân tử hơi chuyển động hỗn loạn va chạm vào chất lỏng và bị các phân tử chất lỏng hút vào khối chất lỏng. Ta gọi đó là sự ngưng ụt.

Nếu tiếp tục được cung cấp năng lượng, số phân tử chất lỏng nhận được năng lượng để bứt ra khỏi khối chất lỏng tăng dần, lớn gấp nhiều lần so với số phân tử khí (hơi) ngưng ụt. Khi đó, chất lỏng hóa hơi, chuyển dần thành chất khí. Trong quá trình đó, nhiệt độ chất lỏng tăng dần và nếu nhận đủ nhiệt lượng, chất lỏng sẽ sôi.

Ở áp suất tiêu chuẩn 1( atm), mỗi chất lỏng sôi ở một nhiệt độ xác định, nhiệt độ đó được gọi là nhiệt độ sôi của chất. Khi chất lỏng sôi, sự hóa hơi của chất lỏng xảy ra ở cả trong lòng và bề mặt chất lỏng.

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của một số chất được cho ở Bảng 1.2.

Trong quá trình hóa hơi, dù được cung cấp năng lượng liên tục nhưng khi đạt đến nhiệt độ sôi thì chất lỏng không tăng nhiệt độ suốt thời gian chuyển hoàn toàn thành chất khí. Lúc này, các phân tử nhận thêm năng lượng dùng để phá vỡ liên kết với các phân tử xung quanh, khiến phân tử chuyển động tự do. Chất lỏng chuyển thành chất khí.

Phần năng lượng nhận thêm để phá vỡ liên kết giữa các phân tử mà không làm tăng nhiệt độ của chất trong quá trình hóa hơi được gọi là ẩn nhiệt hóa hơi.

Sơ đồ tư duy về “Sự chuyển thể của các chất”