57 câu Trắc nghiệm Vật lý 12 Cánh diều Bài 1: Sử chuyển thể của các chất có đáp án

Vì nước đá và nước ở trạng thái cân bằng nhiệt động nên nhiệt độ sẽ bằng không. Khi đun nóng hỗn hợp, nhiệt lượng cung cấp sẽ làm tan băng và nhiệt độ không thay đổi cho đến khi toàn bộ băng tan chảy hoàn toàn.

a) Các quá trình, giai đoạn của chuyển đổi trạng thái của vật được mô tả như sau:

• AB: là độ giảm nhiệt độ của vật ở thể khí.

• BC: là sự chuyển trạng thái từ khí sang lỏng ở nhiệt độ không đổi (quá trình ngưng tụ).

• CD: là độ giảm nhiệt độ ở thể lỏng.

• DE: là sự chuyển từ thể lỏng sang thể rắn ở nhiệt độ không đổi (quá trình đông đặc).

• EF: là độ giảm nhiệt độ ở rắn.

b) Điểm sôi của chất là 150 °C (vì phần BC biểu thị sự ngưng tụ trong đó hơi chuyển thành chất lỏng mà không thay đổi nhiệt độ).

c) Vùng DE biểu thị sự đông đặc của chất trong đó chất lỏng chuyển thành chất rắn ở nhiệt độ không đổi là 100 °C.

d) Nhiệt độ nóng chảy của chất là 100 °C.

a) Nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 °C → Chọn B.

b) Nhiệt độ sôi của nước là 100 °C → Chọn C.

c) Giai đoạn đồ thị thể hiện sự thay đổi trạng thái từ nước đá sang nước lỏng là giai đoạn BC → Chọn B.

d) Giai đoạn BC nước nóng chảy chuyển từ thể rắn sang lỏng nên nước đang tồn tại ở cả trạng thái rắn + lỏng.

Giai đoạn CD nước ở thể lỏng tăng nhiệt độ.

Giai đoạn DE nước hóa hơi chuyển từ thể lỏng sang thể khí nên nướ đang tồn tại ở cả trạng thái lỏng + khí.

→ Chọn D.

Các quá trình chuyển thể qua lại giữa các thể (rắn, lỏng, khí) của vật chất bao gồm:

1. Nóng chảy:

Quá trình chuyển thể từ rắn sang lỏng. Ví dụ, băng tan thành nước.

2.  Đông đặc:

 Là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể rắn do giảm nhiệt độ. Ví dụ: Nước lỏng đóng băng thành nước đá khi được làm lạnh.

3. Sôi:

Là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí do tăng nhiệt độ ở áp suất nhất định. Ví dụ: Nước sôi thành hơi nước khi được đun nóng.

4. Hóa hơi:

Là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi. Ví dụ: Nước bốc hơi từ mặt ao khi trời nắng nóng.

5. Ngưng tụ:

Là quá trình chuyển từ thể khí sang thể lỏng do giảm nhiệt độ. Ví dụ: Hơi nước ngưng tụ thành mây khi bay lên cao và gặp lạnh.

6. Ngưng kết (Lắng đọng):

Là quá trình chuyển từ thể khí sang thể rắn mà không qua giai đoạn trung gian là thể lỏng. Ví dụ: Hơi nước bám trên lá cây khi trời lạnh.

7. Thăng hoa:

Là quá trình chuyển từ thể rắn sang thể khí mà không qua giai đoạn trung gian là thể lỏng. Ví dụ: Băng khô thăng hoa thành khí CO2 khi để ở nhiệt độ phòng.

1. Nước:

• Nóng chảy: Băng (rắn) tan chảy thành nước (lỏng) khi được nung nóng trên 0 °C.

• Đông đặc: Nước (lỏng) đóng băng thành băng (rắn) khi được làm lạnh dưới 0 °C.

• Sôi: Nước (lỏng) sôi thành hơi nước (khí) ở 100 °C (áp suất 1 atm).

• Hóa hơi: Nước (lỏng) bốc hơi thành hơi nước (khí) ở nhiệt độ thấp hơn 100 °C, ví dụ như khi phơi quần áo.

• Ngưng tụ: Hơi nước (khí) ngưng tụ thành nước (lỏng) khi gặp lạnh, ví dụ như sương mù vào buổi sáng.

2. Cồn:

• Nóng chảy: Cồn rắn tan chảy thành cồn lỏng khi được nung nóng.

• Đông đặc: Cồn lỏng đóng băng thành cồn rắn khi được làm lạnh.

• Sôi: Cồn lỏng sôi thành hơi cồn (khí) ở nhiệt độ thấp hơn nước (khoảng 78 °C cho con ethanol).

• Hóa hơi: Cồn lỏng bốc hơi thành hơi cồn (khí) khi để ở nhiệt độ phòng.

• Ngưng tụ: Hơi cồn (khí) ngưng tụ thành cồn lỏng khi gặp lạnh.

3. Nitơ lỏng:

• Nóng chảy: Nitơ lỏng (khí) tan chảy thành nitơ lỏng (lỏng) khi được nung nóng.

• Đông đặc: Nito lỏng (lỏng) đóng băng thành nitơ rắn khi được làm lạnh.

• Sôi: Nitơ lỏng (lỏng) sôi thành khí nitơ (khí) ở -195,79°C.

• Hóa hơi: Nitơ lỏng (lỏng) bốc hơi thành khí nitơ (khí) khi để ở nhiệt độ phòng.

• Ngưng tụ: Khí nitơ (khí) ngưng tụ thành nitơ lỏng (lỏng) khi được làm lạnh.

Quá trình nóng chảy của nước đá là một quá trình vật lý trong đó nước đá chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Đây là một ví dụ của quá trình chuyển pha, diễn ra khi nước đá đạt đến nhiệt độ nóng chảy của nó, là 0 °C (32 °F) dưới áp suất tiêu chuẩn của 1 atm. Dưới đây là mô tả chi tiết về quá trình này:

1. Hấp thụ nhiệt:

Nước đá bắt đầu hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh hoặc từ một nguồn nhiệt trực tiếp. Năng lượng nhiệt này không làm tăng nhiệt độ của nước đá mà thay vào đó, nó giúp phá vỡ liên kết giữa các phân tử nước trong trạng thái rắn.

2. Chuyển pha:

Khi năng lượng nhiệt đủ để phá vỡ liên kết hydro giữa các phân tử nước, nước đá bắt đầu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Trong suốt quá trình này, nhiệt độ của hệ thống vẫn không đổi tại 0 °C cho đến khi toàn bộ khối nước đá đã chuyển thành nước.

3. Sự cân bằng:

Trong quá trình chuyển pha, có sự cân bằng giữa nước đá và nước lỏng. Điều này có nghĩa là cùng một lúc, một số phân tử nước có thể đóng băng lại trong khi những phân tử khác tan chảy. Quá trình này tiếp tục cho đến khi không còn nước đá rắn hoặc cho đến khi mất đi nguồn nhiệt.

4. Năng lượng nhiệt hóa hơi:

Năng lượng cần thiết để chuyển đổi nước đá sang nước lỏng được gọi là nhiệt nóng chảy. Đối với nước, giá trị này là khoảng 334 joule trên mỗi gam.

5. Tăng nhiệt độ của nước lỏng:

Sau khi toàn bộ khối nước đá đã chuyển thành nước lỏng, nước lỏng sẽ tiếp tục hấp thụ nhiệt và nhiệt độ của nó sẽ bắt đầu tăng lên.

Quá trình nóng chảy là một phần của chu trình nước tự nhiên, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh khí hậu và môi trường trên Trái Đất.

Quá trình nóng chảy của nước đá và thanh sôcôla cũng diễn ra tương tự

1. Cấu trúc của chất rắn kết tinh:

* Chất rắn kết tinh có cấu trúc mạng tinh thể, trong đó các phân tử sắp xếp một cách trật tự và có liên kết chặt chẽ với nhau bằng các lực liên kết hóa học.

* Các phân tử trong chất rắn kết tinh không ngừng dao động quanh vị trí cân bằng của chúng, nhưng do có liên kết chặt chẽ nên chúng không thể di chuyển tự do.

2. Quá trình nóng chảy:

* Khi nung nóng chất rắn kết tinh, các phân tử sẽ nhận năng lượng nhiệt và dao động với biên độ lớn hơn.

* Khi nhiệt độ tăng cao, động năng của các phân tử tăng lên, khiến chúng va chạm mạnh hơn vào nhau.

* Những va chạm này có thể phá vỡ các liên kết giữa các phân tử, tạo ra khoảng trống trong mạng tinh thể.

3. Hình thành các phân tử tự do:

* Khi các liên kết bị phá vỡ, các phân tử thoát khỏi vị trí cân bằng và trở thành các phân tử tự do.

* Các phân tử tự do có thể di chuyển ngẫu nhiên và va chạm với nhau trong không gian.

4. Thay đổi trạng thái:

* Khi đủ nhiều liên kết bị phá vỡ và đủ nhiều phân tử trở thành các phân tử tự do, chất rắn kết tinh sẽ chuyển sang trạng thái lỏng.

* Nhiệt độ tại đó chất rắn kết tinh bắt đầu nóng chảy được gọi là nhiệt độ nóng chảy của chất rắn.

1. Nguyên nhân:

* Mất nước: Rau xanh sau khi thu hoạch không còn được cung cấp nước từ cây mẹ, dẫn đến hiện tượng mất nước qua các quá trình thoát hơi nước (qua lá, thân) và hô hấp.

* Tăng tốc độ hô hấp: Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao và ánh nắng mặt trời, tốc độ hô hấp của rau xanh tăng lên, dẫn đến tiêu hao nhiều chất dinh dưỡng và nước.

* Thiếu hụt enzyme: Enzyme có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào thực vật. Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, enzyme bị phân hủy, khiến tế bào rau xanh dễ bị tổn thương và mất nước.

2. Biện pháp hạn chế:

* Bảo quản rau xanh ở nơi râm mát, thoáng khí: Hạn chế tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và nguồn nhiệt cao.

* Giữ ẩm cho rau xanh: Có thể bọc rau xanh trong khăn ẩm hoặc giấy báo, hoặc ngâm rau trong nước lạnh trong thời gian ngắn trước khi bảo quản.

* Cắt tỉa rau xanh: Cắt bỏ các cành, lá già, úa để giảm bớt diện tích thoát hơi nước.

* Sử dụng túi bảo quản thực phẩm: Túi bảo quản thực phẩm có thể giúp giữ ẩm và hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây hại cho rau xanh.

* Bảo quản rau xanh trong tủ lạnh: Tủ lạnh giúp duy trì nhiệt độ thấp, hạn chế quá trình hô hấp và mất nước của rau xanh.

1. Cấu trúc của chất lỏng:

* Các phân tử trong chất lỏng dao động liên tục và chuyển động ngẫu nhiên, đồng thời có thể va chạm với nhau.

2. Quá trình sôi:

* Khi nung nóng chất lỏng, các phân tử nhận năng lượng nhiệt và dao động với biên độ lớn hơn.

* Khi nhiệt độ tăng cao, động năng của các phân tử tăng lên, khiến chúng va chạm mạnh hơn vào nhau. Những va chạm này có thể phá vỡ các liên kết giữa các phân tử, tạo ra khoảng trống trong cấu trúc chất lỏng.

* Các phân tử có động năng đủ lớn sẽ thoát khỏi các liên kết và chuyển sang trạng thái khí, tạo ra hiện tượng sôi.

Trên núi cao, ta không thể luộc chín trứng bằng nồi thông thường, là do các nguyên nhân sau:

1. Điểm sôi của nước:

* Điểm sôi của nước phụ thuộc vào áp suất. Áp suất càng thấp, điểm sôi của nước càng thấp.

2. Áp suất khí quyển:

* Áp suất khí quyển là áp lực do lớp khí quyển tác dụng lên bề mặt Trái Đất. Áp suất khí quyển giảm dần theo độ cao.

* Trên núi cao, áp suất khí quyển thấp hơn so với ở mực nước biển.

* Do đó, điểm sôi của nước trên núi cao cũng thấp hơn so với ở mực nước biển.

* Ví dụ, ở độ cao 3000 m, điểm sôi của nước chỉ khoảng 90 °C.

3. Giải pháp:

* Sử dụng nồi áp suất: Nồi áp suất giúp tăng áp suất bên trong nồi.

* Thêm muối vào nước: Muối có thể làm tăng điểm sôi của nước một chút

1. Giai đoạn AB:

* Nước bắt đầu được đun nóng từ nhiệt độ 20 °C. Nhiệt độ của nước tăng theo thời gian.

2. Giai đoạn BC:

* Khi nước đạt đến nhiệt độ sôi (100 °C), nước bắt đầu chuyển sang trạng thái hơi.

* Năng lượng cung cấp cho nước trong giai đoạn này được sử dụng để chuyển đổi trạng thái của nước từ lỏng sang hơi, chứ không làm tăng nhiệt độ của nước.

3. Điểm B:

* Điểm B thể hiện thời điểm nước bắt đầu sôi ở 100 °C.

4. Trục thời gian (t):

blaue qA

* Thời gian đun nước từ 20 °C tới khi sôi được thể hiện bởi đoạn AB trên đồ thị.

* Thời gian đun nước sôi được thể hiện bởi đoạn BC trên đồ thị.

Khi nước đang sôi, năng lượng mà nước nhận được từ nguồn nhiệt không được chuyển hoá trực tiếp thành động năng của các phân tử nước. Thay vào đó, năng lượng này chủ yếu được sử dụng để thực hiện quá trình chuyển pha từ lỏng sang hơi, cụ thể là để vượt qua năng lượng liên kết giữa các phân tử nước, mà trong trường hợp này được gọi là nhiệt hóa hơi.

Khi nước sôi ở nhiệt độ sôi của nó (100 °C), nhiệt độ của nước không tăng thêm nữa dù nó có tiếp tục hấp thụ nhiệt. Điều này là do toàn bộ năng lượng nhiệt được cung cấp tại điểm này được sử dụng để phá vỡ các liên kết hydro giữa các phân tử nước, cho phép chúng chuyển từ pha lỏng sang pha hơi. Quá trình này yêu cầu một lượng năng lượng đáng kể và không tăng động năng trung bình của các phân tử trong pha lỏng; động năng trung bình của các phân tử nước (tức là nhiệt độ) chỉ tăng lên khi chúng chuyển sang pha hơi và trở thành hơi nước.

Vì vậy, trong khi động năng của các phân tử nước tăng lên khi chúng chuyển thành hơi nước và bắt đầu di chuyển tự do hơn, năng lượng mà nước nhận được khi sôi chủ yếu được sử dụng cho quá trình chuyển pha chứ không phải để tăng động năng của các phân tử nước trong pha lỏng. Mà chỉ có một phần nhỏ năng lượng mà nước nhận được từ nguồn nhiệt khi đang sôi được chuyển hóa thành động năng của các phân tử nước.

Khi bay hơi, nhiệt độ của chất lỏng giảm do quá trình bay hơi tiêu thụ năng lượng nhiệt từ chất lỏng đó. Quá trình bay hơi làm cho các phân tử có động năng cao nhất (nóng nhất) rời khỏi chất lỏng, để lại một lượng lớn các phân tử có động năng thấp hơn (lạnh hơn). Kết quả là, nhiệt độ trung bình của chất lỏng còn lại giảm đi, do đó động năng trung bình của các phân tử.