Dẫn nhiệt là gì? Tổng hợp những kiến thức về dẫn nhiệt trong vật lý

Dẫn nhiệt là một hiện tượng khá phổ biến mà ta có thể dễ dàng nhận thời trong đời sống thường ngày. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều người chưa thực sự định nghĩa chính xác dẫn nhiệt là gì. Vì vậy, trong bài viết sau Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa sẽ tổng hợp các kiến thức hữu ích về hiện tượng dẫn nhiệt trong vật lý.

1. Dẫn nhiệt là gì?

Nhiệt là một dạng năng lượng được hình thành bởi sự chuyển động hỗn loạn của các hạt cấu tạo của vật chứa trong vật đó. Dưới đây là một số kiến thức cơ bản cần nắm:

1.1 Khái niệm.

Trong nhiệt học, dẫn nhiệt (hay tán xạ nhiệt, khuếch tán nhiệt) được định nghĩa là việc truyền năng lượng nhiệt giữa những phần tử liền kề trong một chất bởi sự chênh lệch của nhiệt độ.

Hay nói cách khác thì dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt năng từ phần này đến phần khác của một vật chất hoặc từ vật này sang vật khác.

Đối lưu nhiệt là phương thức truyền nhiệt khi nhiệt lượng được chuyển từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp qua sự tác động trực tiếp. Trong quá trình đó, các phần tử nhiệt năng của hạt tụ lại và truyền từ hạt nhiệt độ cao sang hạt nhiệt độ thấp.

Bức xạ nhiệt là phương thức truyền nhiệt nhờ sóng điện từ như ánh áng hoặc tia tử ngoại. Trong quá trình bức xạ nhiệt, không cần chất trung gian để truyền nhiệt lượng từ vật này sang vật khác.

Ta có thể thấy rõ hiện tượng dẫn nhiệt qua một số ví dụ sau:

• Đun nóng một đầu của thanh kim loại, sau một thời gian thì đầu kia sẽ dần nóng lên.
• Rót nước sôi vào ly khi cầm ta sẽ cảm thấy ly nóng theo.
• Đun nóng phía dưới ấm nước thì nhiệt sẽ tác động khiến nước trong ấm sôi lên.

1.2 Những yếu tố quyết định tốc độ dẫn nhiệt là gì?

Tốc độ truyền nhiệt của một vật phụ thuộc vào các yếu tố như:

• Độ dốc nhiệt độ: Độ dốc quyết định hướng và tốc độ thay đổi nhiệt trong hệ thống. Khi giữa hai hệ thống có sự chênh lệch nhiệt độ lớn, quá trình dẫn nhiệt sẽ diễn ra nhanh hơn đến khi đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt. Ngược lại, tốc độ dẫn nhiệt giảm nếu nhiệt độ chênh lệch ít.
• Mặt cắt ngang của vật: Kích thước của vật cũng đóng vai trò quan trọng, kích thước càng lớn càng cần nhiều năng lượng nhiệt hơn, từ đó mất nhiều thời gian hơn. Diện tích mặt cắt của vật nhỏ sẽ cho phép tốc độ truyền nhiệt nhanh hơn.
• Chiều dài đường: Độ dài đường là khoảng cách giữa hai vật của một hệ thống. Khoảng cách càng ngắn thì tốc độ truyền nhiệt càng nhanh và ngược lại.
• Tính chất vật lý của vật liệu: Kim loại chứa đủ electron để thực hiện dẫn nhiệt, nhưng phi kim không có electron tự do. Vì vậy, phi kim còn được gọi là chất dẫn nhiệt hay chất dẫn điện kém.

2. Thí nghiệm tính dẫn nhiệt của các chất.

Chúng tôi sẽ giúp bạn tìm hiểu kỹ hơn tính dẫn nhiệt là gì qua các thí nghiệm dưới đây.

2.1 Tính dẫn nhiệt của chất rắn.

Để tiến hành thí nghiệm, bạn cần chuẩn bị các dụng cụ gồm giá đỡ, đèn cồn, 3 thanh thủy tinh, đồng, nhôm và 3 định gắn vào 3 đầu còn lại của 3 thanh.

Cách tiến hành: Đun nóng và quan sát 3 đầu của các thanh thủy tinh, đồng, nhôm.

Hiện tượng: Khi đạt đến độ nóng nhất định, ta thấy các định rơi xuống không đồng thời, đồng nghĩa với trong 3 chất rắn thì đồng là chất dẫn nhiệt tốt nhất và thủy tinh là chất dẫn nhiệt kém nhất.

Kết luận: Trong chất rắn thì kim loại là chất truyền nhiệt tốt nhất.

2.2 Tính dẫn nhiệt của chất lỏng.

Cần chuẩn bị các dụng cụ như giá đỡ, đèn cồn, ống thủy tinh đựng nước dưới đáy gắn một viên sáp (lưu ý không chạm thành ống nghiệm).

Cách tiến hành: Đun nóng phần nước trên đầu của ống nghiệm.

Hiện tượng: Khi nước ở phần trên ống nghiệm được đun sôi, cục sáp bên dưới ống nghiệm không có hiện tượng nóng chảy.

Kết luận: Từ đó có thể thấy chất lỏng là chất dẫn nhiệt kém.

2.3 Tính dẫn nhiệt của chất khí.

Các vật dụng cần chuẩn bị bao gồm ống nghiệm chứa không khí gắn một viên sáp ở nút, kẹp gỗ, đèn cồn.

Cách tiến hành: Đun nóng phần đầu trên của ống nghiệm.

Hiện tượng: Sáp bên trong ống nghiệm không có hiện tượng nóng chảy.

Kết luận: Qua thí nghiệm trên, ta có thể thấy chất khí là chất dẫn nhiệt kém.

3. Gợi ý một số bài tập có liên quan đến dẫn nhiệt trong vật lý 8.

Thực hành ngay một số bài tập dưới đây để kiểm tra xem bạn đã thực sự nắm rõ kiến thức về dẫn nhiệt là gì hay chưa nhé.

Câu 1: Cho các chất sau nước đá, bạc, gỗ, nhôm. Sắp xếp các chất có khả năng dẫn nhiệt tốt theo thứ tự tăng dần.

A. Bạc, nhôm, nước đá, gỗ.

B. Gỗ, nước đá, nhôm, bạc.

C. Nhôm, bạc, nước đá, gỗ.

D. Nước đá, bạc, nhôm, gỗ.

Câu 2: Chọn câu sai trong các phát biểu dưới đây.

A. Chất khí đậm đặc sẽ có tính dẫn nhiệt tốt hơn chất khí loãng.

B. Sự truyền nhiệt qua hình thức dẫn nhiệt thường xảy ra trong chất rắn.

C. Bản chất của sự dẫn nhiệt trong các chất khí, chất rắn và chất lỏng nói chung là giống nhau.

D. Khả năng dẫn nhiệt của mọi chất rắn đều là như nhau.

Hy vọng qua bài viết trên, bạn có thể dễ dàng giải đáp được thắc mắc dẫn nhiệt là gì, cũng như lý giải về các hiện tượng dẫn nhiệt thường gặp trong cuộc sống. Đừng quên theo dõi hoặc để lại bình luận để Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa có cơ hội mang đến bạn nhiều bài viết hữu ích khác nhé!