Câu hỏi 2 trang 17 Vật lý 12 Chân trời sáng tạo: Dựa vào cách chia nhiệt độ trong thang nhiệt độ Celsius và thang nhiệt độ Kelvin, hãy chứng minh...

Dựa vào cách chia nhiệt độ trong thang nhiệt độ Celsius và thang nhiệt độ Kelvin, hãy chứng minh:

\(1^\circ C = \frac{1}{{100}}\) của khoảng cách giữa nhiệt độ nóng chảy của nước tinh khiết đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (ở áp suất 1 atm);

\(1K = \frac{1}{{273,16}}\) của khoảng cách giữa nhiệt độ không tuyệt đối và nhiệt độ điểm mà nước tinh khiết tồn tại đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi (ở áp suất 1 atm)

Hướng dẫn giải :

- Để chứng minh rằng 1 độ Celsiuses (°C) bằng 1/100 khoảng cách giữa nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết ở áp suất 1 atm, ta sẽ sử dụng định nghĩa của độ Celsiuses và quy ước đặc điểm của nước

- Để chứng minh rằng \(1K = \frac{1}{{273,16}}\) khoảng cách giữa nhiệt độ không tuyệt đối và nhiệt độ điểm mà nước tinh khiết tồn tại đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi ở áp suất 1 atm, ta sẽ sử dụng định nghĩa của Kelvin và quy ước về điểm đặc biệt của nước

Lời giải chi tiết :

Ta biết:

Nhiệt độ nóng chảy của nước tinh khiết = 0 °C

Nhiệt độ sôi của nước tinh khiết = 100 °C

Thay vào định nghĩa, ta có:

1 °C = \(\frac{{100^\circ C - 0^\circ C}}{{100}} = \frac{{100^\circ C}}{{100}} = 1\)

=>\(1^\circ C = \frac{1}{{100}}\) của khoảng cách giữa nhiệt độ nóng chảy của nước tinh khiết đóng băng và nhiệt độ sôi của nước tinh khiết (ở áp suất 1 atm)

Ta biết:

Nhiệt độ không tuyệt đối (0 K) = -273,15 °C

Nhiệt độ điểm ba trạng thái của nước (triple point of water) = 273,16 K

Thay vào định nghĩa, ta có:

\(1K = \frac{{273,16K - ( - 273,15^\circ C)}}{{273,16}} = \frac{{546,31}}{{273,16}} = 2\)

=>\(1K = \frac{1}{{273,16}}\) của khoảng cách giữa nhiệt độ không tuyệt đối và nhiệt độ điểm mà nước tinh khiết tồn tại đồng thời ở thể rắn, lỏng và hơi (ở áp suất 1 atm)