Giải Câu hỏi trang 19 SGK Vật lí 12

Lời giải

Mối liên hệ giữa hai thang nhiệt độ

Nhiệt độ theo thang Kelvin và thang Celsius liên hệ với nhau bởi hệ thức:

$$T(\text{K}) = t(^\circ\text{C}) + 273$$

trong đó $T$ là nhiệt độ tuyệt đối (đơn vị kelvin, kí hiệu K) và $t$ là nhiệt độ theo thang Celsius (đơn vị $^\circ$C). Độ chia của hai thang bằng nhau: biến thiên $1\ \text{K}$ ứng với biến thiên $1\ ^\circ\text{C}$.

Ưu điểm của thang nhiệt độ Kelvin so với thang nhiệt độ Celsius

a) Không có giá trị nhiệt độ âm. Thang Kelvin lấy mốc $0\ \text{K}$ là *độ không tuyệt đối* — nhiệt độ thấp nhất mà vật chất có thể có và không thể đạt tới (ứng với $-273\ ^\circ\text{C}$). Do đó mọi nhiệt độ trong thang Kelvin đều là số không âm, thuận tiện hơn thang Celsius (có cả những nhiệt độ âm dưới $0\ ^\circ\text{C}$).

b) Nhiệt độ Kelvin phản ánh trực tiếp bản chất của chuyển động nhiệt. Nhiệt độ tuyệt đối $T$ tỉ lệ thuận với động năng trung bình của chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên vật. Vì vậy khi $T$ tăng gấp đôi thì động năng trung bình của phân tử cũng tăng gấp đôi; tại $0\ \text{K}$ chuyển động nhiệt của các phân tử coi như ngừng (động năng chuyển động nhiệt bằng 0). Thang Celsius không có tính chất này, vì mốc $0\ ^\circ\text{C}$ (nhiệt độ nước đá đang tan) chỉ là một mốc quy ước, không mang ý nghĩa vật lí về động năng phân tử. Nhờ đặc điểm này, nhiệt độ tuyệt đối $T$ được dùng trực tiếp trong các định luật và công thức của nhiệt học (ví dụ phương trình trạng thái khí lí tưởng $pV = nRT$).

Đáp số