Giải Câu hỏi 1 trang 24 SGK Vật lí 12 Cánh diều – Bài 4. Nhiệt dung riêng – nhiệt nóng chảy riêng – nhiệt hóa hơi riêng. Hướng dẫn: Xác định nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị: \(c = \frac{P}{{m. \Delta T}}\.
Câu hỏi/Đề bài:
Giải thích tại sao có thể xác định được nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị nhiệt độ – thời gian đun theo phương án thí nghiệm đã thực hiện
Hướng dẫn:
Xác định nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị: \(c = \frac{P}{{m.\Delta T}}\)
Lời giải:
Có thể xác định được nhiệt dung riêng của nước qua độ dốc của đồ thị nhiệt độ – thời gian đun theo phương án thí nghiệm đã thực hiện dựa vào nguyên lý sau:
Mối liên hệ giữa nhiệt lượng, nhiệt dung riêng, khối lượng, độ tăng nhiệt độ:
Q = c.m.ΔT
Q: Nhiệt lượng (J)
c: Nhiệt dung riêng (J/kg.K)
m: Khối lượng (kg)
ΔT: Độ tăng nhiệt độ (K)
Phương án thí nghiệm:
– Đun nóng một lượng nước có khối lượng xác định (m) bằng một nguồn nhiệt có công suất (P) trong thời gian (t).
– Ghi lại nhiệt độ ban đầu (t₁) và nhiệt độ cuối cùng (t₂) của nước.
– Vẽ đồ thị nhiệt độ – thời gian đun.
– Xác định nhiệt dung riêng:
Độ dốc của đồ thị nhiệt độ – thời gian đun thể hiện tốc độ tăng nhiệt độ của nước:
Độ dốc = \(\frac{{{t_2} – {t_1}}}{t}\)
Tốc độ tăng nhiệt độ cũng bằng:
Tốc độ tăng nhiệt độ = \(\frac{Q}{{m.t}}\)
Thay Q = P.t vào, ta có:
Tốc độ tăng nhiệt độ = \(\frac{P}{{m.t}}\)
Do đó:
Độ dốc = \(\frac{P}{{m.t}} = \frac{{{t_2} – {t_1}}}{t}\)
Sắp xếp lại, ta có:
\(c = \frac{{P.t}}{{m.\Delta T}}\)