Nội dung bài học
Nội dung từ hệ thống
Chương I VẬT LÍ NHIỆT
I
NHIỆT LƯỢNG – NHIỆT DUNG RIÊNG
Công thức tính nhiệt lượng
Q = mcΔT = mcΔt
Q (J) là nhiệt lượng của vật tỏa ra hoặc thu vào.
m (kg) là khối lượng của vật.
ΔT = T₂ − T₁ (K) = Δt = t₂ − t₁ (°C) là độ biến thiên nhiệt độ.
T₁ (K), t₁ (°C) nhiệt độ đầu.
T₂ (K), t₂ (°C) nhiệt độ sau.
c (J/kg.K) là nhiệt dung riêng của chất làm vật (nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1K).
Lưu ý:
• Q > 0: vật nhận nhiệt lượng, nhiệt độ của vật tăng lên.
• Q < 0: vật truyền nhiệt lượng cho vật khác, nhiệt độ của vật giảm xuống.
Nhiệt lượng còn được tính theo đơn vị calo (cal): 1 cal ≈ 4,2 J.
✎ Điều kiện cân bằng nhiệt của các vật
Qtoả = Qthu = m₁c₁(t01 − tcb) = m₂c₂(tcb − t02)
với t01 là nhiệt độ ban đầu của vật tỏa nhiệt, t02 là nhiệt độ ban đầu của vật thu nhiệt, t là nhiệt độ của các vật khi có sự cân bằng về nhiệt.
THỰC HÀNH ĐO NHIỆT DUNG RIÊNG
a. Mục đích thí nghiệm:
- Xác định nhiệt dung riêng của nước.
b. Dụng cụ thí nghiệm:
- Biến thế nguồn (1).
- Bộ đo công suất nguồn điện (oát kế) có tích hợp chức năng đo thời gian (2).
- Nhiệt kế điện tử hoặc cảm biến nhiệt độ.
- Nhiệt lượng kế bằng nhựa có vỏ xốp, kèm dây điện trở (gắn ở mặt trong của nắp bình) (4).
- Cân điện tử (hoặc bình đong) (5).
- Các dây nối (6).
c. Tiến hành thí nghiệm:
- Đổ một lượng nước vào nhiệt lượng kế (dây điện trở chìm trong nước), xác định khối lượng nước này.
- Cắm đầu đo nhiệt kế vào nhiệt lượng kế.
- Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện.
- Bật nguồn điện.
- Khuấy liên tục để nước nóng đều. Cứ sau 1 phút, đọc công suất dòng điện từ oát kế, nhiệt độ từ nhiệt kế rồi ghi lại kết quả vào bảng sau.
| Nhiệt độ t (°C) | 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 |
- Tắt nguồn điện.
cH₂O = Q / (m.Δt) = P.Δτ / (m.Δt) = P.(τ₂ − τ₁) / m(t₂ − t₁)
- Xác định nhiệt dung riêng của nước bằng công thức trên.
- Trong đó
+ cH₂O là nhiệt dung riêng của nước (J/kg.K).
+ Q là nhiệt lượng cần cung cấp (J).
+ Δτ là thời gian đun nước (s).
+ m là khối lượng nước (kg).
+ P là công suất đun nước (W).
+ Δt là nhiệt độ đun nước.
Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của nước trong bình nhiệt lượng kế