Để tìm hiểu sự truyền năng lượng nhiệt giữa các vật, một nhóm học sinh đã chuẩn bị một số dụng cụ thí nghiệm gồm: 01 cốc nhôm; 01 cốc thủy tinh (loại lớn chứa được cốc nhôm);
14/21
Để tìm hiểu sự truyền năng lượng nhiệt giữa các vật, một nhóm học sinh đã chuẩn bị một số dụng cụ thí nghiệm gồm: 01 cốc nhôm; 01 cốc thủy tinh (loại lớn chứa được cốc nhôm); 02 nhiệt kế điện tử; 01 bình đựng nước nóng và 01 bình đựng nước lạnh cùng nhiệt độ với môi trường nơi làm thí nghiệm. Nhóm đã tiến hành hai thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm 1: Đổ nước từ bình nước lạnh vào cốc nhôm và cốcthủy tinh rồi dùng hai nhiệt kế đồng thời đo nhiệt độ nước trong hai cốc (lúc \(t = 0\)). Sau đó, đặt cốc nhôm vào trong cốc thủy tinh sao cho nước của cốc thủy tinh không tràn vào cốc nhôm, đồng thời đo nhiệt độ nước trong hai cốc và ghi số liệu từ hai nhiệt kế vào các thời điểm cách nhau 2 phút.
Thí nghiệm 2: Đưa cốc nhôm ra khỏi cốc thủy tinh và thay nước trong cốc thủy tinh bằng nước nóng còn nước trong cốc nhôm vẫn giữ nguyên. Đo đồng thời nhiệt độ nước trong hai cốc (lúc \(t = 0\)). Sau đó lại đặt cốc nhôm chứa nước lạnh vào cốc thủy tinh chứa nước nóng sao cho nước từ cốc thủy tinh không tràn vào cốc nhôm, đồng thời đo nhiệt độ nước trong hai cốc và ghi số liệu từ hai nhiệt kế vào các thời điểm cách nhau 2 phút.
Kết quả hai lần thí nghiệm:
| Thời gian (phút) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 |
Thí nghiệm 1 | Nhiệt độ (oC) của cốc nhôm | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
Nhiệt độ (oC) của cốc thủy tinh | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
Thí nghiệm 2 | Nhiệt độ (oC) của cốc nhôm | 20 | 26,5 | 32 | 36,5 | 33,5 |
Nhiệt độ (oC) của cốc thủy tinh | 82 | 60,5 | 46 | 36,5 | 33,5 |
Kết quả thí nghiệm 2 cho thấy, sau thời điểm \({\rm{t}} = 6\) phút, nội năng của nước trong cốc nhôm tăng lên.
Kết quả thí nghiệm 2 cho thấy, có sự truyền năng lượng nhiệt từ nước ở cốc thủy tinh (nhiệt độ cao hơn) sang nước ở cốc nhôm (nhiệt độ thấp hơn) cho đến khi trạng thái cân bằng nhiệt được thiết lập.
Kết quả của hai thí nghiệm này khẳng định rằng khi cho hai vật tiếp xúc nhau thì năng lượng nhiệt chỉ truyền từ vật có nội năng cao sang vật có nội năng thấp hơn.
Kết quả thí nghiệm 1 cho thấy, khi nước ở hai cốc có cùng một nhiệt độ thì không có sự truyền năng lượng nhiệt giữa chúng.
a) Dựa vào bảng số liệu của thí nghiệm 2, từ thời điểm \(t = 6\) phút đến \(t = 8\) phút, nhiệt độ của cốc nhôm giảm từ \({36,5^ \circ }{\rm{C}}\) xuống \({33,5^ \circ }{\bf{C}}.\) Vì nhiệt độ giảm nên nội năng của nước trong cốc nhôm phải giảm đi chứ không phải tăng lên.
⇒ a sai.
b) Trong thí nghiệm 2, ban đầu nước trong cốc thủy tinh nóng hơn (\({82,0^ \circ }{\rm{C}}\)) và nước trong cốc nhôm lạnh hơn \(\left( {{{20,0}^ \circ }{\rm{C}}} \right)\). Theo thời gian, nhiệt độ cốc thủy tinh giảm và nhiệt độ cốc nhôm tăng lên, chứng tỏ đã có sự truyền năng lượng nhiệt từ cốc thủy tinh sang cốc nhôm. Quá trình này tiếp diễn cho đến phút thứ 6 khi cả hai đạt cùng mức nhiệt độ \({36,5^ \circ }{\rm{C}}\), thiết lập trạng thái cân bằng nhiệt.
\( \Rightarrow {\rm{b}}\) đúng.
c) Theo nguyên lí truyền nhiệt, năng lượng nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn, không phụ thuộc vào việc nội năng cao hay thấp.
⇒ c sai.
d) Kết quả thí nghiệm 1 cho thấy khi hai cốc cùng ở nhiệt độ ban đầu là \({20,0^ \circ }{\rm{C}}\), nhiệt độ của chúng được duy trì ổn định không đổi qua các thời điểm đo, chứng tỏ không xảy ra sự truyền năng lượng nhiệt giữa hai cốc.
\( \Rightarrow \) d đúng.