Giải Bài 2 trang 10 SGK Vật lí 12

Lời giải

a) Mô tả quá trình nóng chảy của chất rắn kết tinh (dựa vào Hình 1.7)

Đồ thị Hình 1.7 biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của chất rắn kết tinh theo thời gian khi được đun nóng, gồm ba giai đoạn:

- Giai đoạn a (đường đi lên từ gốc): Chất rắn nhận nhiệt năng, nhiệt độ tăng dần nhưng chất vẫn ở thể rắn (chưa nóng chảy). Nhiệt độ tăng cho đến khi đạt giá trị $t_c$ — gọi là nhiệt độ nóng chảy.

- Giai đoạn b (đoạn nằm ngang tại nhiệt độ $t_c$): Chất rắn bắt đầu nóng chảy. Trong suốt quá trình nóng chảy, chất rắn vẫn tiếp tục nhận nhiệt năng nhưng nhiệt độ không đổi, giữ nguyên ở giá trị $t_c$. Lúc này thể rắn và thể lỏng tồn tại đồng thời.

- Giai đoạn c (đường tiếp tục đi lên): Chất rắn đã nóng chảy hoàn toàn (toàn bộ chuyển sang thể lỏng). Khi tiếp tục cung cấp nhiệt, nhiệt độ của chất lỏng lại tăng lên.

Như vậy, chất rắn kết tinh nóng chảy ở một nhiệt độ xác định ($t_c$) và trong quá trình nóng chảy nhiệt độ không thay đổi.

b) Giải thích vì sao khi đang nóng chảy nhiệt độ không tăng dù vẫn nhận nhiệt năng

Ở thể rắn kết tinh, các phân tử (hoặc nguyên tử, ion) được sắp xếp trật tự và liên kết chặt chẽ với nhau tại các nút mạng tinh thể.

Khi chất rắn đang nóng chảy, nhiệt năng mà nó nhận được không dùng để làm tăng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử (nên nhiệt độ — là đại lượng đặc trưng cho động năng chuyển động nhiệt — không tăng), mà được dùng để phá vỡ mạng tinh thể, tức là làm tăng thế năng tương tác giữa các phân tử, phá vỡ liên kết trật tự giữa chúng để chuyển chất từ thể rắn sang thể lỏng.

Chỉ khi toàn bộ chất rắn đã chuyển thành thể lỏng (mạng tinh thể bị phá vỡ hoàn toàn), nhiệt năng cung cấp thêm mới làm tăng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử, khi đó nhiệt độ mới tiếp tục tăng (giai đoạn c).

Kết luận: Năng lượng mà chất rắn kết tinh nhận được trong quá trình nóng chảy được dùng để phá vỡ mạng (cấu trúc) tinh thể, làm tăng thế năng tương tác giữa các phân tử, chuyển chất từ thể rắn sang thể lỏng, chứ không dùng để làm tăng nhiệt độ.

Đáp số