Bài 23. Đối lưu - Bức xạ nhiệt

I. Đối lưu

Thí nghiệm: Đặt một gói nhỏ đựng các hạt thuốc tím vào đáy của một cốc thủy tinh đựng nước rồi dùng đèn cồn đun nóng cốc nước ở phía có đặt thuốc tím. Quan sát hiện tượng xảy ra.

Kết quả: Nước màu tím di chuyển thành dòng từ dưới lên trên rồi từ trên xuống.

Giải thích: Khi đun, nước ở dưới đáy cốc nóng lên trước và nở ra, trọng lượng riêng của lớp nước này nhỏ hơn lớp nước lạnh ở trên nên nổi lên trên, lớp nước lạnh dịch chuyển xuống dưới để được đun nóng. Cứ như thế cho tới khi cả khối chất lỏng cùng nóng lên.

Sự truyền nhiệt năng như trong thí nghiệm trên gọi là sự đối lưu.

Sự đối lưu cũng xảy ra trong chất khí.

Thí nghiệm: Một bình thủy tinh hình trụ được ngăn đôi bằng một tấm bìa, giữa tấm bìa và đáy trụ có một khe hở. Đặt một que nhang đang cháy và một cây nến vào bình ở hai bên tấm bìa. Quan sát hiện tượng xảy ra.

Kết quả: Khi chưa đốt nến, dòng khói của que nhang chỉ di chuyển lên trên.

Khi đốt nến, dòng khói của que nhang di chuyển xuống dưới, qua khe hở giữa tấm bìa và đáy bình rồi đi lên.

Giải thích: Khi đốt nến, không khí ở gần ngọn nến nóng lên, nở ra, di chuyển lên trên. Dòng không khí lạnh ở bên kia tấm bìa di chuyển xuống dưới vòng qua khe hở sang phía ngọn nến rồi được đốt nóng và cũng đi lên.

Đối lưu là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng và chất khí.

II. Bức xạ nhiệt

Thí nghiệm: Hai bình thủy tinh được đậy kín, trong mỗi bình có đặt một nhiệt kế. Mặt trong của một bình được phủ kín bởi lớp giấy than. Một đèn sưởi được thắp nóng sáng rồi đặt ở gần hai bình. Quan sát sự thay đổi số chỉ trên nhiệt kế.

Không khí giữa đèn và các bình dẫn nhiệt kém. Tuy nhiên một lúc sau ta thấy số chỉ của các nhiệt kế tăng dần chứng tỏ bình và không khí trong bình đã nóng lên. Nhiệt năng được truyền từ đèn tới các bình.

Nếu dùng tấm gỗ chặn giữa đèn và hai bình thì thấy nhiệt độ lại giảm dần. Chứng tỏ nhiệt năng đã không còn truyền tới các bình.

Trong thí nghiệm trên, hình thức truyền nhiệt không phải đối lưu hay dẫn nhiệt, mà là bức xạ nhiệt.

Bức xạ nhiệt là hình thức truyền nhiệt bằng các tia đi thẳng.

Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả trong chân không.