Title Chủ đề 4. NHIỆT DUNG RIÊNG ( GV ).Image.Marked.pdf ✅

2.c. Tiến hành thí nghiệm THÍ NGHIỆM ĐO NHIỆT DUNG RIÊNG CỦA NƯỚC Bước 1 - Đổ một lượng nước vào bình nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ điện trở nhiệt chìm trong nước, xác định khối lượng nước này. Bước 2 - Cắm đầu đo của nhiệt kế vào nhiệt lượng kế. Bước 3 - Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện. Bước 4 - Bật nguồn điện. Bước 5 - Khuấy liên tục để nước nóng đều. Cứ sau mỗi khoảng thời gian 1 phút, đọc công suất dòng điện từ oát kế, nhiệt độ từ nhiệt kế rồi điền kết quả vào vở theo mẫu tương tự Bảng 4.2. Bước 6 - Tắt nguồn điện. 2.d. Kết quả thí nghiệm - Bảng 4.2. Ví dụ về kết quả thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước. Khối lượng nước m = 0,15 kg. Nhiệt độ (t0C) Thời gian τ (s) Công suất P (W) 25,2 60 15,04 25,4 120 15,07 27,0 180 15,03 28,7 240 15,94 31,2 300 15,84 32,3 360 15,94 33,8 420 15,94 - Vẽ đồ thị nhiệt độ của nước theo thời gian. Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của nước trong bình nhiệt lượng kế được vẽ từ Bảng 4.2.
- Xác định giá trị trung bình của công suất dòng điện: P = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 7 = 15,04 + 15,07 + 15,03 + 15,94 + 15,84 + 15,94 + 15,94 7 ≈ 15,54 W. - Xác định nhiệt dung riêng của nước bằng công thức: cH2O = Q m.∆T = P.(τN ― τM) m.(tN ― tM) - Tính sai số tuyệt đối của phép đo nhiệt dung riêng của nước. Ta kẻ ba đường thẳng khác nhau như hình 4.2, lập bảng số liệu và tính giá trị trung bình và sai số của phép đo nhiệt dung riêng của nước như Bảng 4.3. Bảng 4.3. Tính sai số phép đo nhiệt dung riêng của nước τ = 300 s; P = 15,54 W. STT đường thẳng tN (C) tM (C) c (J/(kg.K)) c (J/(kg.K)) 1 33 26 4 440 185 2 33,5 25,5 3 885 370 3 33 26 4 440 185 Trung bình 4 255 247 Nhiệt dung riêng của nước: c = 4 255  247 (J/(kg.K)); c = 5,8% - So sánh kết quả đo với nhiệt dung riêng của nước ở Bảng 4.1 và giải thích tại sao có sự sai khác (nếu có). Giá trị nhiệt dung riêng của nước thu được từ thí nghiệm cao hơn giá trị trong Bảng 4.1, nhưng sai số trong phạm vi cho phép. Nguyên nhân gây ra sự chênh lệch này là do khi thực hiện thí nghiệm đã bỏ quả sự truyền nhiệt ra môi trường. 3. Phương pháp giải + Ví dụ : Sử dụng các kiến thức sau để giải bài tập định lượng: - Biểu thức tính nhiệt lượng mà một khối lượng chất nhận vào hay tỏa ra để tăng hay giảm nhiệt độ là: Q = m.c.∆T - Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: |Qtỏa| = |Qthu| - Nhiệt lượng tỏa ra trên thiết bị có điện trở R khi dòng điện I chạy qua trong khoảng thời gian t là: Q = P.t = I 2 .R.t - Hiệu suất chuyển hóa năng lượng: H = Acó ích Atoàn phần .100% = Qthu Qcung cấp .100% Ví dụ 1: Nhiệt lượng của một vật đồng chất thu vào là 6 900 J làm nhiệt độ của vật tăng thêm 50 °C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Biết khối lượng của vật là 300 g. Tính nhiệt dung riêng của chất làm vật. Hướng dẫn giải Nhiệt dung riêng của chất làm vật: c = Q m.∆T = 6 900 0,3.50 = 460 J/(kg.K). Ví dụ 2: Một ấm đun siêu tốc có phần thân ấm làm bằng thép không gỉ có khối lượng 0,5 kg, đang chứa 1,8 lít nước ở 25 °C. Biết nhiệt dung riêng của thép và nước lần lượt là 460 J/(kg.K) và 4 180 J/(kg.K); khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m3 . a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun ấm nước đến khi sôi ở 100 °C. b) Biết công suất điện ghi trên ấm đun là 1 500 W và hiệu suất của ấm đun là 95%. Tính thời gian để đun sôi ấm nước trên. Hướng dẫn giải
a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun ấm nước đến khi sôi ở 100oC: Q = Qấm + Qnước = mấm.cth.∆T + mnước.cnước.∆T = (mấm.cth + Dnước.Vnước.cnước).∆T  Q = (0,5.460 + 1000.1,8.10―3 .4180).(100 ― 25) = 581 550 J. b) Thời gian đun sôi một ấm nước: Qtỏa = H.Q  P.t = H.Q  t = H.Q P = 95%.581 550 1 500 ≈ 368 s. Ví dụ 3: Đồ thị ở Hình 4.3 biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt độ của khối băng (nước đá) theo nhiệt lượng cung cấp. Dựa vào đồ thị, hãy tính khối lượng khối băng. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4 180 J/(kg.K). Bỏ qua sự hóa hơi của nước trong quá trình nước tăng nhiệt độ. Hướng dẫn giải Từ đồ thị, ta thấy nhiệt lượng đã cung cấp cho lượng nước do khối băng nóng chảy tạo thanh tăng nhiệt độ từ 0 C lên 48 8 .7 = 42 C là 200 10 .4 = 80 kJ. Khối lượng khối băng ban đầu bằng khối lượng nước tạo thành do khối băng nóng chảy và bằng: Q = m.c.∆T  m = Q c.∆T = 80.103 4 180.(42 ― 0) ≈ 0,46 kg.