Lý thuyết về đối lưu và bài tập ứng dụng có đáp án chi tiết

Chắc hẳn bạn đã ít nhất một lần nghe đến hiện tượng đối lưu bức xạ nhiệt trong chương trình vật lý 8. Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn đối lưu là gì? Đối lưu bức xạ nhiệt được ứng dụng như thế nào trong đời sống? Hãy cùng theo dõi bài viết hôm nay của Nguyễn Tất Thành để hiểu rõ hơn nhé!

đối lưu là gì?

Đối lưu (hay đối lưu) dùng để chỉ dòng chảy tương đối của chất lỏng bên trong (chất lỏng và chất khí) do nhiệt độ của các bộ phận không giống nhau nên chúng hình thành. Một cách hiểu khác là chất lỏng thực hiện quá trình truyền nhiệt thông qua tính lưu động vĩ mô của chính các bộ phận.

Trong đời sống hằng ngày, hiện tượng đối lưu có thể xảy ra và dễ dàng nhận biết nhất khi chúng ta đun nước, nước ở phía dưới sẽ nóng lên, trọng lượng riêng của nó giảm và nó sẽ chuyển động lên dần, còn nước ở phía trên sẽ có tỷ trọng lớn hơn. trọng lực nên nó sẽ chuyển động hướng xuống dưới. Cứ như thế nó tạo ra dòng đối lưu.

Các loại đối lưu

Đối lưu được chia làm 2 loại, dựa vào cách phát sinh, đối lưu bao 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 khác biệt về nồng độ hoặc nhiệt độ, gây ra sự thay đổi mật độ. Độ dốc nhiệt độ trong chất lỏng sẽ làm thay đổi độ dốc mật độ.

Nếu chất lỏng (lỏng hoặc khí) có mật độ thấp ở phần dưới và chất lỏng có mật độ cao ở phần trên thì dưới tác dụng của trọng lực sẽ hình thành sự 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 do sự kích thích của ngoại lực. Vận tốc chất lỏng càng lớn thì quá trình truyền nhiệt càng nhanh. Dựa vào tác động từ bên ngoài để làm cho chất lỏng hoặc chất khí tuần hoàn và truyền nhiệt.

Cơ chế đối lưu là gì?

Nguyên lý hoạt động của sự đối lưu dựa trên sự chuyển động của chất lỏng hoặc khí trong môi trường có sự chênh lệch về nhiệt độ hoặc nồng độ. Hiện tượng này có thể được mô tả như sau:

Đối lưu nhiệt

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vùng chất lỏng hoặc khí, vùng có nhiệt độ cao sẽ có mật độ thấp hơn vùng có nhiệt độ thấp hơn. Vì vậy, vùng nóng sẽ nổi lên và vùng lạnh sẽ chìm xuống. Quá trình này tạo ra một dòng chất lỏng hoặc khí thẳng đứng.

nồng độ đối lưu

Khi có sự chênh lệch nồng độ giữa hai vùng chất lỏng hoặc khí, vùng có nồng độ cao sẽ có mật độ cao hơn vùng có nồng độ thấp hơn. Vì vậy, vùng có nồng độ cao sẽ chìm xuống và vùng có nồng độ thấp sẽ tăng lên. Quá trình này tạo ra một dòng chất lỏng hoặc khí nằm ngang.

Ghi chú: Những nguyên tắc này có thể kết hợp để tạo ra hiện tượng đối lưu khuếch tán kép, trong đó sự khác biệt về nhiệt độ và nồng độ đều đóng vai trò tạo ra chuyển động của chất lỏng hoặc chất khí.

Hiện tượng đối lưu trong đời sống & ứng dụng

Qua phần trên bạn đã nắm được khái niệm và cơ chế của sự đối lưu chưa? Phần này các bạn có thể tìm hiểu thêm về một số ứng dụng của đối lưu trong đời sống và các hiện tượng đối lưu trong cuộc sống.

Hiện tượng đối lưu trong cuộc sống

Một số hiện tượng đối lưu bạn có thể gặp trong cuộc sống bao gồm:

Gió từ biển

Trên biển, đất liền di chuyển nhanh hơn biển vào ngày nắng, gió thổi mạnh từ biển vào đất liền. Tuy nhiên, đất liền cũng có nhiệt độ giảm nhanh hơn biển vào ban đêm nên gió sẽ thổi từ đất liền ra biển. Đó là lý do tại sao chúng ta cảm thấy mát mẻ hơn khi nhìn biển vào buổi chiều và buổi tối trong ngày nắng nóng. Về đêm lại xảy ra hiện tượng ngược lại, gió mát từ đất liền thổi vào.

Đun sôi nước

Khi chúng ta đun sôi nước trong ấm hoặc nồi, các lớp nước ở đáy sẽ nóng lên trước. Sau đó, nước nở ra và mật độ của nó giảm đi, do đó nước lạnh di chuyển xuống và nước nóng nổi lên trên. Trong một quá trình tuần hoàn khép kín, đến một lúc nào đó, nước trong ấm sẽ có cùng nhiệt độ trong toàn bộ thể tích nước.

dòng hải lưu

Xem thêm : Tổng hợp bài tập tiếng anh hè lớp 3 lên 4 (có đáp án) & gợi ý nguồn học chất lượng, miễn phí!

Nước dưới biển hoạt động tương tự như không khí trong khí quyển. Vùng nước ấm hơn thường nằm gần bề mặt, trong khi vùng nước mát hơn thường ở sâu hơn. Điều này tạo ra hiện tượng dòng chảy của nước trong đại dương.

Hiệu ứng động lực

Hiệu ứng Dynamo xảy ra trong lõi nóng chảy của hành tinh và Mặt trời, kết hợp với chuyển động quay của Trái đất, tạo ra dòng điện và từ đó tạo ra từ trường của Trái đất. Hiệu ứng này là kết quả của sự đối lưu trong chất lỏng nhiệt bên trong hành tinh hoặc ngôi sao.

Năng lượng bên trong các ngôi sao

Những ngôi sao như Mặt trời là những quả cầu khí khổng lồ có nguồn khí chính là heli và hydro. Ở các ngôi sao, sự đối lưu và trọng lực là cơ chế chính vận chuyển năng lượng. Các phân tử khí di chuyển tự do giữa các vùng bên trong ngôi sao, tạo thành sự trao đổi nhiệt và năng lượng trong quá trình đối lưu.

Ứng dụng đối lưu

• Trong phòng thí nghiệm, đối lưu được áp dụng thông qua tủ sấy được xem là thiết bị không thể thiếu. Nó được sử dụng cho mục đích sấy khô, khử trùng và khử trùng dụng cụ thí nghiệm hoặc để bảo quản mẫu.

• Đèn quay dựa vào sự đối lưu không khí để quay.

• Dùng 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 là gì?

Giải bài tập đối lưu vật lý 8

Câu 1: Đối lưu là sự truyền nhiệt xảy ra ở chất nào?

A. Chỉ ở dạng lỏng.

B. Chỉ ở dạng khí.

C. Chỉ có ở chất lỏng và chất khí.

D. Trong chất lỏng, chất khí và chất rắn.

Câu 2: Phát biểu nào sau đây so sánh sự 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 sự dẫn nhiệt và đối lưu đều có thể xảy ra trong không khí

C. Sự dẫn nhiệt xảy ra ở môi trường nào thì sự đối lưu cũng có thể xảy ra ở môi trường đó.

D. Trong nước, sự dẫn nhiệt xảy ra nhanh hơn sự đối lưu

Xem thêm : Biện pháp tu từ nói quá: Sức mạnh của nghệ thuật tả trí trong văn học!

Câu 3: Ngăn đá của tủ lạnh thường được đặt phía trên ngăn đựng thực phẩm, để tận dụng sự truyền nhiệt đều

A. Dẫn nhiệt

B. Bức xạ nhiệt

C. Đối lưu

D. Bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt

Câu 4: Khi xảy ra sự đối lưu trong chất lỏng:

A. trọng lượng riêng của khối chất lỏng tăng

B. trọng lượng riêng của lớp chất lỏng phía trên nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp chất lỏng phía dưới

C. trọng lượng riêng của lớp chất lỏng phía trên lớn hơn lớp chất lỏng phía dưới

D. trọng lượng riêng của lớp chất lỏng phía trên lớp băng phía dưới

Câu 5: Đặt tay lên viên gạch nung nóng có cảm giác nóng hơn đặt tay cạnh viên gạch đó vì

A. Dẫn nhiệt từ viên gạch sang bàn tay phía trên tốt hơn từ viên gạch truyền nhiệt sang bàn tay bên cạnh

B. Bức xạ nhiệt từ viên gạch tới bàn tay phía trên tốt hơn từ viên gạch truyền sang bàn tay bên cạnh

C. Sự đối lưu từ viên gạch sang bàn tay phía trên tốt hơn từ viên gạch sang bàn tay bên cạnh

D. Cả sự dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt và đối lưu từ viên gạch tới bàn tay đặt phía trên đều tốt hơn từ viên gạch sang bàn tay đặt bên cạnh.

TRẢ LỜI:

• Câu 1: C
• Câu 2: B
• Câu 3: C
• Câu 4: C
• Câu 5: C

Bài viết trên đã giúp các bạn hiểu rõ đối lưu là gì trong chương trình vật lý lớp 8. Hy vọng qua bài viết này các bạn có thể nắm vững lý thuyết cũng như áp dụng được nhiều vào cuộc sống. !

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục