Chắc hẳn các em đã từng ít nhất một lần nghe qua hiện tượng đối lưu bức xạ nhiệt trong chương trình vật 8. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn về đối lưu là gì? Ứng dụng của đối lưu bức xạ nhiệt trong cuộc sống như thế nào? Hãy cùng theo dõi bài viết ngày hôm nay của Wikihoc để có thể hiểu rõ hơn nhé!
Đối lưu là gì?
Trong cuộc sống hằng ngày, hiện tượng đối lưu có thể xảy ra và dễ nhận biết nhất chính là khi ta đun nước, dòng nước bên dưới sẽ nóng lên, trọng lượng riêng giảm và chuyển động dần dần lên phía trên, còn phần nước ở phía trên có trọng lượng riêng lớn hơn nên sẽ chuyển động xuống dưới. Cứ như vậy tạo thành dòng đối lưu.
Đối lưu (hay convection) chính là chỉ lưu động tương đối của nội bộ chất lưu (chất lỏng và chất khí) bởi vì nhiệt độ của các bộ phận không giống nhau cho nên hình thành.
Có thể hiểu cách khác là chất lưu thực hiện quá trình chuyển giao nhiệt lượng thông qua tính lưu động vĩ mô của tự thân các bộ phận.
Cơ chế của đối lưu
Trong các bài viết trước, các em đã được tìm hiểu về trọng lượng và lực đẩy acsimet. Trước khi tìm hiểu rõ hơn về cơ chế của đối lưu, chúng ta sẽ cùng nhau nhắc lại về lực đẩy acsimet.
Lực đẩy acsimet chỉ xảy ra trong môi trường chất lỏng, khi chúng ta nhấn chìm một vật trong chất lỏng, vật này bị đẩy lên theo phương thẳng đứng. Cơ chế của đối lưu chính là dựa vào trọng lượng và lực đẩy acsimet.
Cơ chế của đối lưu dựa trên lực đẩy acsimet có thể được giải thích như sau:
Khi được đun nóng, lớp chất lỏng ở dưới đáy sẽ nóng lên trước. Lớp chất lỏng dần này nở ra dẫn đến trọng lượng riêng trở nên nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp nước ở phía trên. Còn đối với lớp nước lạnh ở phía trên sẽ bị chìm xuống thế chỗ cho lớp nước này để lại được đun nóng. Hiện tượng này sẽ diễn ra liên tục cho tới khi cả khối chất lỏng nóng lên.
Các loại đối lưu
Đối lưu được chia làm 2 loại, dựa vào cách phát sinh mà đối lưu gồm đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức:
Đối lưu tự nhiên
Đối lưu tự nhiên là loại đối lưu được hình thành tự nhiên dựa trên sự chênh lệch về nồng độ hay nhiệt độ, gây nên biến đổi mật độ. Gradien nhiệt độ bên trong chất lưu sẽ làm biến đổi gradien mật độ.
Nếu chất lưu (chất lỏng hay chất khí) có mật độ thấp ở phần dưới và chất lưu có mật độ cao ở phần trên, thì dưới tác dụng trọng lực mà sẽ hình thành đối lưu tự nhiên.
Đối lưu cưỡng bức
Khác với đối lưu tự nhiên, đối lưu cưỡng bức là loại đối lưu được hình thành bởi có sự thúc đẩy của ngoại lực. Vận tốc lưu động của chất lưu càng lớn thì mức truyền nhiệt càng nhanh.
Dựa vào các tác động đến từ bên ngoài để làm cho chất lỏng hay khí lưu động tuần hoàn và có thể truyền nhiệt chính.
Bức xạ nhiệt là gì?
Nếu đối lưu là cách truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng chất khí thì bức xạ nhiệt chính là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng.
Để hiểu rõ hơn về bức xạ nhiệt là gì? Chúng ta sẽ cùng nhau thực hiện thí nghiệm sau:
Thực hiện thí nghiệm vào ngày nắng, lượng nhiệt từ ánh sáng mặt trời chiếu vào một chiếc xe ô tô đồng thời xuyên qua lớp cửa kính làm cho chiếc xe trở nên nóng hơn, bên cạnh đó lượng nhiệt của mặt trời cũng làm cho lớp vỏ xe bên ngoài trở nên nóng hơn và tiếp tục hoạt động bức xạ vào bên trong xe. Và cảm nhận rõ nhất của thí nghiệm độ bức xạ nhiệt này chính là khi bước vào chiếc xe bạn sẽ cảm thấy nóng hơn.
Bức xạ nhiệt có thể xảy ra ngay ở trong môi trường chân không. Cơ chế của bức xạ nhiệt chính là sự phát và thu năng lượng của các nguyên tử.
Khi các electron của các nguyên tử chuyển từ mức năng lượng này sang một 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.
Ứng dụng đối lưu
Một số ứng dụng của đối lưu trong đời sống như:
-
Trong phòng thí nghiệm, đối lưu được ứng dụng thông qua các tủ sấy được xem là một thiết bị không thể thiếu. Nó được dùng với mục đích là để sấy khô, diệt khuẩn và tiệt trùng các dụng cụ thí nghiệm hoặc dùng để bảo quản mẫu.
-
Đèn kéo quân nhờ đối lưu không khí để xoay.
-
Được ứng dụng để sản xuất nhiều loại thiết bị như lò nướng, máy sưởi,….
Xem thêm: Lý thuyết vật lý 8: Nhiệt năng là gì? & Ứng dụng của nó ra sao?
Giải bài tập đối lưu – bức xạ nhiệt vật lý 8 bài 23
Câu 1: Đối lưu là sự truyền nhiệt xảy ra trong chất nào?
A. Chỉ ở chất lỏng.
B. Chỉ ở chất khí.
C. Chỉ ở chất lỏng và chất khí.
D. Ớ các chất lỏng, chất khí và chất rắn.
Câu 2: Trong các sự truyền nhiệt dưới đây, sự truyền nhiệt nào không phải là bức xạ nhiệt?
A. Sự truyền nhiệt từ Mặt Trời tới Trái Đất.
B. Sự truyền nhiệt từ bếp lò tới người đứng gần bếp lò.
C. Sự truyền nhiệt từ đầu bị nung nóng sang đầu không bị nung nóng của một thanh đồng.
D. Sự truyền nhiệt từ dây tóc bóng đèn điện đang sáng ra khoảng không gian bên trong bóng đèn.
Câu 3: Câu nào sau đây nói về bức xạ nhiệt là đúng?
A. Mọi vật đều có thể phát ra tia nhiệt
B. Chỉ có những vật bề mặt xù xì và màu sẫm mới có thể phát ra tia nhiệt
C. Chỉ có những vật bề mặt bóng và màu sáng mới có thể phát ra tia nhiệt
D. Chỉ có Mặt Trời mới có thể phát ra tia nhiệt
Câu 4: Câu nào dưới đây so sánh dẫn nhiệt và đối lưu là đúng?
A. Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt, đối lưu không phải là quá trình truyền nhiệt
B. Cả dẫn nhiệt và đối lưu đều có thể xảy ra trong không khí
C. Dẫn nhiệt xảy ra trong môi trường nào thì đôi lưu cũng có thể xảy ra trong môi trường đó.
D. Trong nước, dẫn nhiệt xảy ra nhanh hơn đối lưu
Câu 5: Câu nào dưới đây so sánh dần nhiệt và bức xạ nhiệt là không đúng?
A. Dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt đều có thể xảy ra trong không khí và trong chân không
B. Dẫn nhiệt xảy ra khi các vật tiếp xúc nhau, bức xạ nhiệt có thể xảy ra khi các vật không tiếp xúc
C. Trong không khí bức xạ nhiệt xảy ra nhanh hơn dẫn nhiệt
D. Trái Đất nhận được năng lượng từ Mặt Trời nhờ bức xạ nhiệt, không nhờ dẫn nhiệt.
Câu 6: Ngăn đá của tủ lạnh thường đặt ở phía trên ngăn đựng thức ăn, để tận dụng sự truyền nhiệt bằng
A. Dẫn nhiệt
B. Bức xạ nhiệt
C. Đối lưu
D. Bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt
Câu 7: Khi hiện tượng đối lưu đang xảy ra trong chất lỏng thì:
A. trọng lượng riêng của khối chất lỏng đều tăng lên
B. trọng lượng riêng của lớp chất lỏng ở trên nhỏ hơn của lớp ở dưới
C. trọng lượng riêng của lớp chất lỏng ở trên lớn hơn của lớp ở dưới
D. trọng lượng riêng của lớp chất lỏng ở trên băng của lớp dưới
Câu 8: Trong chân không một miếng đồng được đun nóng có thể truyền nhiệt cho một miếng đồng không được nung nóng
A. chỉ bằng bức xạ nhiệt
B. chỉ bằng bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt
C. Chỉ bằng bức xạ nhiệt và đối lưu
D. bằng cả bức xạ nhiệt, dẫn nhiệt và đối lưu
Câu 9: Để tay bên trên một hòn gạch đã được nung nóng thấy nóng hơn để tay bên cạnh hòn gạch đó vì
A. sự dẫn nhiệt từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn từ hòn gạch tới tay để bên cạnh
B. sự bức xạ nhiệt từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn từ hòn gạch tới tay để bên cạnh
C. sự đối lưu từ hòn gạch tới tay để bên trên tốt hơn từ hòn gạch tới tay để bên cạnh
D. cả sự dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt và đối lưu từ hòn gạch tới tay để bên trên đều tốt hơn từ hòn gạch tới tay để bên cạnh
ĐÁP ÁN:
Câu 1: C
Câu 2: C
Câu 3: A
Câu 4: B
Câu 5: A
Câu 6: C
Câu 7: C
Câu 8: A
Câu 9: C
Bài viết trên đã chia sẻ những lý thuyết về đối lưu và bức xạ nhiệt mà các em sẽ được học trong chương trình vật lý 8. Hy vọng rằng, thông qua bài viết này các em có thể nắm chắc được lý thuyết cũng như áp dụng được nhiều trong cuộc sống của mình nhé.
