Giải Câu hỏi trang 12 SGK Vật lí 12

Lời giải

1. Vì sao nút bấc bật ra?

Khi dùng đèn cồn đun nóng ống nghiệm, không khí bên trong được truyền nhiệt nên nóng lên. Chất khí nóng lên thì nở ra và áp suất của khối khí trong ống tăng dần. Khi áp suất khối khí đủ lớn, lực do khí đẩy lên nút bấc thắng được lực ma sát giữ nút với thành ống nghiệm, nút bấc bị đẩy bật ra ngoài.

2. Khi nút chưa bị bật ra:

a) Nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng hay giảm? Vì sao?

Nội năng của không khí trong ống nghiệm tăng. Vì khi đun, khối khí nhận được nhiệt lượng $Q$ truyền từ ngọn lửa đèn cồn (khí được truyền nhiệt). Lúc này nút chưa bật ra nên khí chưa sinh công đẩy nút; toàn bộ nhiệt lượng nhận vào làm nội năng của khí tăng: $\Delta U = Q > 0$, đồng thời nhiệt độ của khí tăng lên.

b) Nội năng tăng có phải do thế năng phân tử khí tăng không? Tại sao?

Không. Nội năng của một vật gồm động năng chuyển động nhiệt của các phân tử và thế năng tương tác giữa các phân tử. Đối với chất khí, các phân tử ở rất xa nhau nên lực tương tác giữa chúng rất nhỏ (coi như không đáng kể), do đó thế năng tương tác phân tử của khí là không đáng kể và gần như không thay đổi. Vì vậy, nội năng của khối khí tăng chủ yếu là do động năng chuyển động nhiệt của các phân tử khí tăng, chứ không phải do thế năng phân tử tăng.

c) Tại sao hiện tượng nút bật ra chứng tỏ động năng của các phân tử khí tăng?

Áp suất mà khí tác dụng lên thành ống và lên nút bấc là do vô số phân tử khí chuyển động hỗn loạn va chạm vào chúng gây ra. Nút bật ra chứng tỏ áp suất của khối khí đã tăng lên đáng kể. Áp suất tăng nghĩa là các phân tử khí va chạm vào nút mạnh hơn và thường xuyên hơn, tức là chúng chuyển động nhanh hơn. Phân tử chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn. Do đó, hiện tượng nút ống nghiệm bị bật ra chứng tỏ động năng của các phân tử khí trong ống nghiệm đã tăng.

Đáp số