Sự truyền nhiệt

• Năng lượng nhiệt có thể truyền từ phần này sang phần khác của một vật hoặc từ vật này sang vật khác. Ta gọi quá trình đó là sự truyền nhiệt.
• Có ba hình thức truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt

I. Sự dẫn nhiệt

1. Sự dẫn nhiệt

Thí nghiệm 1: Sự dẫn nhiệt

Hình 1: Bố trí thí nghiệm tìm hiểu sự dẫn nhiệt

Thanh đồng được cấu tạo bởi các nguyên tử đồng. Khi ta hơ nóng một đầu thanh đồng, các nguyên tử đồng tại đầu này chuyển động nhanh hơn, động năng của chúng tăng. Do chuyển động nhiệt, các nguyên tử đồng liên tục va chạm nhau và động năng được truyền dần từ các nguyên tử có động năng lớn sang các nguyên tử có động năng nhỏ hơn. Cứ thế, năng lượng nhiệt được truyền dần từ đầu này đến đầu kia của thanh đồng.

Giải thích: Do khoảng cách giữa các phân tử chất lỏng và chất khí lớn hơn rất nhiều so với khoảng cách giữa các phân tử, nguyên tử chất rắn nên sự truyền động năng giữa các phân tử lân cận diễn ra chậm hơn. Do đó, chất lỏng và chất khí dẫn nhiệt kém.

• Một số chất rắn dẫn nhiệt rất tốt như: bạc, đồng, nhôm, kẽm, than chì, …
• Các chất khác nhau có khả năng dẫn nhiệt khác nhau. Nếu coi khả năng dẫn nhiệt của không khí là 1 thì khả năng dẫn nhiệt của một số chất có giá trị như bảng dưới đây.

2. Công dụng của vật dẫn nhiệt tốt và vật cách nhiệt tốt

• Vật dẫn nhiệt tốt là vật được làm bằng chất dẫn nhiệt tốt. Các kim loại dẫn nhiệt tốt nên chúng thường được dùng làm dụng cụ đun nấu, bàn là, bộ tản nhiệt cho máy móc, …
• Vật cách nhiệt tốt là vật được làm bằng chất dẫn nhiệt kém. Len, nhựa, cao su, không khí, … cách nhiệt tốt nên chúng được dùng làm trang phục mùa đông, tay cầm của dụng cụ đun nấu, cửa sổ cách nhiệt, …

a)			b)

Hình 2: Một số vật: a) dẫn nhiệt tốt; b) cách nhiệt tốt

II. Đối lưu

Sự đối lưu của chất lỏng

Ví dụ:

• Khi ta đun một ấm nước trên bếp lò, lớp nước ở đáy ấm ở gần ngọn lửa nhận năng lượng nhiệt, nóng lên và nở ra. Lớp nước này có khối lượng riêng giảm nên nó chuyển động lên trên. Lớp nước lạnh phía trên có khối lượng riêng lớn hơn sẽ chuyển động xuống. Các dòng nước dịch chuyển thế chỗ cho nhau này được gọi là các dòng đối lưu.
• Quá trình tạo ra các dòng đối lưu giúp truyền năng lượng nhiệt từ ngọn lửa cho toàn bộ nước trong ấm.

Hình 3: Sự đối lưu trong nước khi đun nóng

Sự đối lưu của chất khí

Ví dụ: 

Hình 4: Bố trí thí nghiệm tìm hiểu sự đối lưu trong chất khí

Trong thí nghiệm bố trí như trên, khi đốt nến và hương, ta thấy dòng khói từ hương đi xuống vòng qua rồi đi lên phía trên ngọn nến.

III. Bức xạ nhiệt

1. Bức xạ nhiệt

Nếu hơ bàn tay gần một ngọn nến đang thắp sáng hoặc khi đứng cạnh một bếp đun, chúng ta có thể cảm nhận sức nóng toả ra từ chúng.

Hình 5: Bức xạ nhiệt từ các nguồn nhiệt

• Khi một vật nhận được bức xạ nhiệt thì nó nóng lên.
• Mặt Trời truyền năng lượng đến Trái Đất là nhờ bức xạ nhiệt. Giữa Mặt Trời và Trái Đất là khoảng chân không, do đó không có những hình thức truyền nhiệt khác. Bức xạ nhiệt có thể truyền trong chân không.

Mở rộng:

• Mọi vật trong tự nhiên đều phát ra bức xạ nhiệt.
• Bức xạ nhiệt có thể gây ảnh hưởng trực tiếp đến da và mắt của con người.
• Giống như âm thanh và ánh sáng, các tia nhiệt có thể bị phản xạ và hấp thụ bởi các bề mặt.
• Các thí nghiệm cho thấy vật có màu càng sẫm và bề mặt càng gồ ghề thì hấp thụ bức xạ nhiệt càng nhiều.

2. Sự truyền năng lượng trong hiệu ứng nhà kính

• Nhà kính là nhà có mái che bằng kính để trồng cây bên trong.

Hình 6: Nhà kính

• Bức xạ nhiệt từ Mặt Trời truyền đến dễ dàng xuyên vào nhà kính, làm nóng không khí và các vật bên trong. Tuy nhiên, do cấu trúc của nhà kính khiến phần lớn bức xạ nhiệt từ bên trong bị giữ lại, không bị mất qua quá trình đối lưu. Kết quả là nhiệt độ bên trong nhà kính tăng lên và cao hơn nhiệt độ bên ngoài. Như vậy, nhà kính có tác dụng giữ lại bức xạ nhiệt từ Mặt Trời và mặt đất nhiều hơn, giúp cây trồng phát triển tươi tốt.

Hiệu ứng nhà kính khí quyển:

• Hằng ngày, Trái Đất nhận một lượng lớn bức xạ nhiệt từ Mặt Trời truyền đến. Đồng thời, Trái Đất cũng bức xạ nhiệt vào không gian. Tuy nhiên, bầu khí quyển chứa nhiều CO₂ của Trái Đất có tác dụng như một mái kính, giữ lại bức xạ nhiệt của Trái Đất, làm mặt đất và
  không khí xung quanh nóng lên.

Hình 7: Sự truyền năng lượng nhiệt trong hiệu ứng nhà kính của khí quyển

• Hiện tượng Trái Đất nóng lên do khí CO₂, hơi nước và các chất khí khác (gọi chung là khí nhà kính) giữ lại bức xạ nhiệt của mặt đất được gọi là hiệu ứng nhà kính khí quyển, hay gọi tắt là hiệu ứng nhà kính.
• Hiệu ứng nhà kính được cho là nguyên nhân của sự nóng lên toàn cầu hiện nay.