I. Lý thuyết trọng tâm

1. Đo nhiệt độ

Giác quan của chúng ta không phải lúc nào cũng cảm nhận đúng mức độ nóng, lạnh. Ví dụ: nhúng ngón tay trái vào bình nước lạnh, ngón tay phải vào bình nước ấm, rồi rút ra cùng nhúng vào bình nước nguội – ngón tay trái sẽ cảm thấy ấm, ngón tay phải cảm thấy mát, dù cùng nhúng vào một bình nước. Vì vậy cần có dụng cụ đo chính xác.

Để xác định mức độ nóng, lạnh của vật, người ta dùng khái niệm nhiệt độ: Vật càng nóng thì nhiệt độ của vật càng cao.

Thang nhiệt độ Xen-xi-út (Celsius):

Năm 1742, nhà khoa học Thuỵ Điển Xen-xi-út (Anders Celsius) đề nghị chia khoảng cách giữa nhiệt độ của nước đá đang tan và nhiệt độ của hơi nước đang sôi thành 100 phần bằng nhau, mỗi phần ứng với 1 độ, kí hiệu $1^\circ C$. Thang nhiệt độ này gọi là thang nhiệt độ Xen-xi-út (hay nhiệt giai Xen-xi-út).

Trong thang này:

• Nhiệt độ nước đá đang tan: $0^\circ C$
• Nhiệt độ hơi nước đang sôi: $100^\circ C$
• Những nhiệt độ thấp hơn $0^\circ C$ được gọi là nhiệt độ âm

Một số nhiệt độ tham khảo:

• Nhiệt độ tự nhiên thấp nhất trên Trái Đất (Nam Cực): $-89^\circ C$
• Nhiệt độ cơ thể người (thân nhiệt): $37^\circ C$
• Sa mạc Lút ở I-ran (nơi nóng nhất Trái Đất): $71^\circ C$

Thang nhiệt độ Fa-ren-hai (Fahrenheit):

Ở các nước nói tiếng Anh, nhiệt độ được đo theo độ Fa-ren-hai, kí hiệu $^\circ F$. Trong nhiệt giai này: nước đá đang tan ở $32^\circ F$, hơi nước đang sôi ở $212^\circ F$.

Công thức quy đổi:

$$t(^\circ F) = t(^\circ C) \times 1{,}8 + 32$$

2. Dụng cụ đo nhiệt độ

a) Sự nở vì nhiệt của chất lỏng

Chất lỏng nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi. Nhiệt độ càng cao thì chất lỏng nở ra càng nhiều. Hiện tượng nở vì nhiệt này được dùng làm cơ sở để chế tạo nhiệt kế.

Tuy nhiên, các chất lỏng khác nhau thì mức độ dãn nở vì nhiệt khác nhau (không giống nhau). Đặc biệt, nước có tính chất dãn nở vì nhiệt không đều (dị thường), nên người ta không chế tạo nhiệt kế nước mà dùng rượu hoặc thuỷ ngân.

b) Các loại nhiệt kế

Dụng cụ đo nhiệt độ gọi là nhiệt kế. Tuỳ mục đích sử dụng và giới hạn nhiệt độ cần đo, có nhiều loại nhiệt kế:

• Nhiệt kế dầu: Dùng trong phòng thí nghiệm.
• Nhiệt kế y tế (thuỷ ngân hoặc dầu): Dùng đo thân nhiệt, thang đo từ $34^\circ C$ đến $42^\circ C$ (vì nhiệt độ cơ thể người chỉ nằm trong khoảng này).
• Nhiệt kế rượu: Dùng đo nhiệt độ phòng, đo được nhiệt độ rất thấp (rượu đông đặc ở nhiệt độ rất thấp) nhưng không đo được nhiệt độ trên $100^\circ C$ vì rượu sôi ở nhiệt độ thấp hơn $100^\circ C$.
• Nhiệt kế hồng ngoại: Đo nhiệt độ cơ thể, thức ăn mà không cần tiếp xúc.
• Nhiệt kế kim loại: Đo được nhiệt độ rất cao (từ $0^\circ C$ đến $400^\circ C$), dùng cho lò nung, bàn là,…

3. Sử dụng nhiệt kế y tế

a) Nhiệt kế y tế thuỷ ngân

Bước 1: Dùng bông y tế lau sạch thân và bầu nhiệt kế.

Bước 2: Vẩy mạnh cho thuỷ ngân bên trong nhiệt kế tụt xuống.

Bước 3: Dùng tay phải cầm thân nhiệt kế, đặt bầu nhiệt kế vào nách trái, kẹp cánh tay lại để giữ nhiệt kế.

Bước 4: Chờ khoảng 2 – 3 phút, lấy nhiệt kế ra đọc nhiệt độ.

Lưu ý: Cẩn thận khi vẩy nhiệt kế, tránh va chạm vật khác. Khi đọc kết quả tránh cầm vào bầu nhiệt kế. Thuỷ ngân là chất độc, dễ bay hơi. Nếu làm vỡ nhiệt kế, không sờ vào thuỷ ngân, báo ngay cho giáo viên.

b) Nhiệt kế y tế điện tử

Bước 1: Lau sạch đầu kim loại của nhiệt kế.

Bước 2: Bấm nút khởi động.

Bước 3: Đặt đầu kim loại của nhiệt kế xuống lưỡi.

Bước 4: Chờ khi có tín hiệu “bíp”, rút nhiệt kế ra đọc nhiệt độ.

Bước 5: Tắt nút khởi động.

II. Phương pháp giải các dạng bài tập

Dạng 1: Xác định GHĐ, ĐCNN và chọn nhiệt kế phù hợp

Phương pháp:

• GHĐ của nhiệt kế = giá trị lớn nhất ghi trên thang chia (hoặc khoảng nhiệt độ ghi trên thang đo).
• ĐCNN = khoảng cách giữa hai vạch chia liên tiếp trên nhiệt kế.
• Chọn nhiệt kế sao cho GHĐ phủ được nhiệt độ cần đo. Nếu nhiệt độ vật vượt quá GHĐ thì không đo được.
• Nhiệt kế y tế chỉ đo được $34^\circ C – 42^\circ C$; nhiệt kế rượu không đo được trên $100^\circ C$; nhiệt kế thuỷ ngân đo được từ $-10^\circ C$ đến $110^\circ C$; nhiệt kế kim loại đo được đến $400^\circ C$.

Bài tập 1: GHĐ và ĐCNN của nhiệt kế như hình là:

A. $50^\circ C$ và $1^\circ C$ B. $50^\circ C$ và $2^\circ C$ C. Từ $-20^\circ C$ đến $50^\circ C$ và $1^\circ C$ D. Từ $-20^\circ C$ đến $50^\circ C$ và $2^\circ C$

Lời giải chi tiết:

Quan sát nhiệt kế:

• Giá trị lớn nhất trên thang chia: $50^\circ C$ → GHĐ = $50^\circ C$.
• Giữa hai số liên tiếp (ví dụ 0 và 10) có 5 khoảng chia → ĐCNN = $\dfrac{10 – 0}{5} = 2^\circ C$.

Đáp án: B. $50^\circ C$ và $2^\circ C$

Bài tập 2: Nhiệt kế thuỷ ngân không thể đo được:

A. Nhiệt độ của nước đá — B. Nhiệt độ cơ thể người — C. Nhiệt độ khí quyển — D. Nhiệt độ của một lò luyện kim

Lời giải chi tiết:

Nhiệt kế thuỷ ngân thường có thang đo từ $-10^\circ C$ đến $110^\circ C$. Lò luyện kim có nhiệt độ hàng trăm đến hàng nghìn $^\circ C$, vượt xa GHĐ của nhiệt kế thuỷ ngân. Hơn nữa, thuỷ ngân sẽ sôi và nhiệt kế sẽ vỡ ở nhiệt độ quá cao.

Các đáp án A, B, C đều nằm trong khoảng đo được của nhiệt kế thuỷ ngân.

Đáp án: D. Nhiệt độ của một lò luyện kim

Bài tập 3: Bảng dưới đây ghi tên các loại nhiệt kế và thang nhiệt độ:

Phải dùng loại nhiệt kế nào để đo nhiệt độ của bàn là?

A. Nhiệt kế thuỷ ngân — B. Nhiệt kế rượu — C. Nhiệt kế kim loại — D. Nhiệt kế y tế

Lời giải chi tiết:

Bàn là khi hoạt động có nhiệt độ rất cao (khoảng $150^\circ C – 200^\circ C$ hoặc hơn).

• Nhiệt kế thuỷ ngân: GHĐ $110^\circ C$ → không đủ.
• Nhiệt kế rượu: GHĐ $60^\circ C$ → không đủ.
• Nhiệt kế y tế: GHĐ $42^\circ C$ → không đủ.
• Nhiệt kế kim loại: GHĐ $400^\circ C$ → phù hợp.

Đáp án: C. Nhiệt kế kim loại

Dạng 2: Thao tác sử dụng nhiệt kế và nhận biết sai lầm

Phương pháp:

Các bước đo nhiệt độ đúng trình tự:

1. Ước lượng nhiệt độ vật cần đo.
2. Chọn nhiệt kế phù hợp.
3. Hiệu chỉnh nhiệt kế.
4. Thực hiện phép đo (cho bầu nhiệt kế tiếp xúc với vật).
5. Đọc và ghi kết quả.

Với nhiệt kế y tế thuỷ ngân, cần vẩy cho thuỷ ngân tụt xuống trước khi đo (không cần “hiệu chỉnh về vạch 0” vì nhiệt kế y tế không có ốc chỉnh). Khi đọc kết quả, không cầm vào bầu nhiệt kế.

Bài tập 1: Khi dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ cơ thể mình, các thao tác sau chưa sắp xếp đúng:

a) Đặt nhiệt kế vào nách trái, kẹp cánh tay lại để giữ nhiệt kế.

b) Lấy nhiệt kế ra khỏi nách để đọc nhiệt độ.

c) Dùng bông lau sạch thân và bầu nhiệt kế.

d) Kiểm tra xem thuỷ ngân đã tụt hết xuống bầu nhiệt kế chưa, nếu chưa thì vẩy nhiệt kế cho thuỷ ngân tụt xuống.

Sắp xếp theo thứ tự hợp lí nhất:

A. d, c, a, b — B. a, b, c, d — C. b, a, c, d — D. d, c, b, d

Lời giải chi tiết:

Trình tự hợp lí:

1. (d) Kiểm tra thuỷ ngân, vẩy cho tụt xuống → đảm bảo nhiệt kế sẵn sàng.
2. (c) Lau sạch nhiệt kế → đảm bảo vệ sinh.
3. (a) Đặt bầu nhiệt kế vào nách, kẹp tay giữ → thực hiện đo.
4. (b) Lấy ra đọc nhiệt độ → ghi kết quả.

Đáp án: A. d, c, a, b

Bài tập 2: Cho các bước:

(1) Thực hiện phép đo nhiệt độ. (2) Ước lượng nhiệt độ của vật. (3) Hiệu chỉnh nhiệt kế. (4) Lựa chọn nhiệt kế phù hợp. (5) Đọc và ghi kết quả đo.

Các bước đúng khi thực hiện đo nhiệt độ của một vật là:

A. (2), (4), (3), (1), (5) — B. (1), (4), (2), (3), (5) — C. (1), (2), (3), (4), (5) — D. (3), (2), (4), (1), (5)

Lời giải chi tiết:

Theo quy trình đo chuẩn:

1. (2) Ước lượng nhiệt độ trước.
2. (4) Từ đó chọn nhiệt kế phù hợp.
3. (3) Hiệu chỉnh nhiệt kế.
4. (1) Thực hiện phép đo.
5. (5) Đọc và ghi kết quả.

Đáp án: A. (2), (4), (3), (1), (5)

Bài tập 3: Dung nói rằng, khi sử dụng nhiệt kế thuỷ ngân phải chú ý bốn điểm dưới đây. Dung đã nói sai ở điểm nào?

A. Giới hạn đo và độ chia nhỏ nhất của nhiệt kế

B. Không cầm vào bầu nhiệt kế khi đo nhiệt độ

C. Hiệu chỉnh về vạch số 0

D. Cho bầu nhiệt kế tiếp xúc với vật cần đo nhiệt độ

Lời giải chi tiết:

• A đúng – luôn cần xem GHĐ và ĐCNN trước khi đo.
• B đúng – cầm vào bầu sẽ làm thay đổi kết quả đo.
• D đúng – bầu nhiệt kế phải tiếp xúc trực tiếp với vật.
• C sai – nhiệt kế thuỷ ngân không có ốc hiệu chỉnh về vạch 0 như cân đồng hồ. Với nhiệt kế y tế thuỷ ngân, ta chỉ cần vẩy cho thuỷ ngân tụt xuống, không phải “hiệu chỉnh về 0”.

Đáp án: C. Hiệu chỉnh về vạch số 0

Dạng 3: Đọc và phân tích bảng số liệu nhiệt độ

Phương pháp:

• Đọc đúng giá trị nhiệt độ tương ứng với thời gian trong bảng.
• Tìm nhiệt độ cao nhất / thấp nhất bằng cách so sánh tất cả giá trị.
• Tính độ chênh lệch = nhiệt độ cao nhất – nhiệt độ thấp nhất.

Sử dụng bảng số liệu sau cho Bài tập 1, 2:

Bài tập 1: Nhiệt độ cao nhất vào lúc mấy giờ?

A. 18 giờ — B. 16 giờ — C. 12 giờ — D. 10 giờ

Lời giải chi tiết:

So sánh tất cả giá trị nhiệt độ trong bảng: $25, 27, 29, 31, 30, 29$.

Giá trị lớn nhất là $31^\circ C$, ứng với thời điểm 12 giờ.

Đáp án: C. 12 giờ

Bài tập 2: Nhiệt độ thấp nhất vào lúc mấy giờ?

A. 18 giờ — B. 7 giờ — C. 10 giờ — D. 12 giờ

Lời giải chi tiết:

Giá trị nhỏ nhất là $25^\circ C$, ứng với thời điểm 7 giờ.

Đáp án: B. 7 giờ

Sử dụng bảng số liệu sau cho Bài tập 3:

Bảng ghi nhiệt độ không khí tại một trạm khí tượng ở Hà Nội vào một ngày mùa đông:

Bài tập 3: Độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày là:

A. $5^\circ C$ — B. $6^\circ C$ — C. $7^\circ C$ — D. $8^\circ C$

Lời giải chi tiết:

• Nhiệt độ cao nhất: $20^\circ C$ (lúc 16 giờ).
• Nhiệt độ thấp nhất: $12^\circ C$ (lúc 22 giờ).

Độ chênh lệch:

$$20 – 12 = 8^\circ C$$

Đáp án: D. $8^\circ C$

Dạng 4: Đổi đơn vị nhiệt độ giữa các thang đo

Phương pháp:

Công thức quy đổi giữa các thang đo:

Celsius ↔ Fahrenheit:

$$t(^\circ F) = t(^\circ C) \times 1{,}8 + 32$$

$$t(^\circ C) = \frac{t(^\circ F) – 32}{1{,}8}$$

Celsius ↔ Kelvin:

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

$$t(^\circ C) = T(K) – 273$$

Bài tập 1: Sắp xếp các nhiệt độ sau: $37^\circ C$, $315 , K$, $345 , K$, $68^\circ F$ theo thứ tự tăng dần theo thang đo nhiệt độ Celsius.

A. $37^\circ C$, $315 , K$, $345 , K$, $68^\circ F$

B. $68^\circ F$, $37^\circ C$, $315 , K$, $345 , K$

C. $315 , K$, $345 , K$, $37^\circ C$, $68^\circ F$

D. $68^\circ F$, $315 , K$, $37^\circ C$, $345 , K$

Lời giải chi tiết:

Đổi tất cả về $^\circ C$:

• $37^\circ C$ → giữ nguyên = $37^\circ C$
• $315 , K = 315 – 273 = 42^\circ C$
• $345 , K = 345 – 273 = 72^\circ C$
• $68^\circ F = \dfrac{68 – 32}{1{,}8} = \dfrac{36}{1{,}8} = 20^\circ C$

Sắp xếp tăng dần: $20^\circ C < 37^\circ C < 42^\circ C < 72^\circ C$

Tức là: $68^\circ F < 37^\circ C < 315 , K < 345 , K$

Đáp án: B. $68^\circ F$, $37^\circ C$, $315 , K$, $345 , K$

Bài tập 2: Tại sao bảng chia độ của nhiệt kế y tế lại không có nhiệt độ dưới $34^\circ C$ và trên $42^\circ C$?

A. Vì không thể làm khung nhiệt độ khác

B. Vì thuỷ ngân trong nhiệt kế y tế có giới hạn là $42^\circ C$

C. Vì chỉ ở nhiệt độ này nhiệt kế thuỷ ngân mới đo chính xác được

D. Vì nhiệt độ cơ thể người chỉ nằm trong khoảng từ $35^\circ C$ đến $42^\circ C$

Lời giải chi tiết:

Nhiệt kế y tế được thiết kế chuyên dụng để đo thân nhiệt. Nhiệt độ cơ thể người bình thường khoảng $36{,}5 – 37^\circ C$, khi sốt cao nhất cũng không vượt quá $42^\circ C$, và không bao giờ xuống dưới $35^\circ C$ (trừ trường hợp hạ thân nhiệt nghiêm trọng). Vì vậy, nhiệt kế y tế chỉ cần thang đo trong khoảng này để đảm bảo ĐCNN nhỏ, cho kết quả chính xác.

Đáp án: D. Vì nhiệt độ cơ thể người chỉ nằm trong khoảng từ $35^\circ C$ đến $42^\circ C$

Bài tập 3: Không thể dùng nhiệt kế rượu để đo nhiệt độ của hơi nước đang sôi vì:

A. Rượu sôi ở nhiệt độ cao hơn $100^\circ C$

B. Rượu sôi ở nhiệt độ thấp hơn $100^\circ C$

C. Rượu đông đặc ở nhiệt độ thấp hơn $100^\circ C$

D. Rượu đông đặc ở nhiệt độ cao hơn $100^\circ C$

Lời giải chi tiết:

Hơi nước đang sôi có nhiệt độ $100^\circ C$. Rượu (ethanol) có nhiệt độ sôi khoảng $78^\circ C$, tức là thấp hơn $100^\circ C$. Nếu dùng nhiệt kế rượu đo hơi nước sôi, rượu bên trong nhiệt kế sẽ sôi và bay hơi, không thể đo được.

Đáp án: B. Rượu sôi ở nhiệt độ thấp hơn $100^\circ C$

III. Sơ đồ tư duy

Chủ đề trung tâm: ĐO NHIỆT ĐỘ

1. Nhiệt độ

• 1.1. Là số đo độ nóng, lạnh của vật
• 1.2. Vật càng nóng → nhiệt độ càng cao

2. Thang nhiệt độ

• 2.1. Xen-xi-út (°C): nước đá tan = 0°C, nước sôi = 100°C
• 2.2. Fa-ren-hai (°F): nước đá tan = 32°F, nước sôi = 212°F
• 2.3. Quy đổi: $t(°F) = t(°C) \times 1{,}8 + 32$

3. Nguyên lý hoạt động

• 3.1. Chất lỏng nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi
• 3.2. Các chất lỏng khác nhau dãn nở khác nhau
• 3.3. Nước dãn nở không đều → không dùng làm nhiệt kế

4. Các loại nhiệt kế

• 4.1. Nhiệt kế dầu: phòng thí nghiệm
• 4.2. Nhiệt kế y tế: đo thân nhiệt (34°C – 42°C)
• 4.3. Nhiệt kế rượu: đo nhiệt độ phòng, nhiệt độ thấp
• 4.4. Nhiệt kế hồng ngoại: đo không tiếp xúc
• 4.5. Nhiệt kế kim loại: đo nhiệt độ cao (đến 400°C)

5. Sử dụng nhiệt kế y tế

• 5.1. Thuỷ ngân: lau sạch → vẩy → đặt nách → chờ 2–3 phút → đọc
• 5.2. Điện tử: lau sạch → bấm khởi động → đặt lưỡi → chờ bíp → đọc

IV. Sai lầm thường gặp

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu