Khi tìm hiếu về quá trình tản nhiệt, một nhóm học sinh thảo luận và cho rằng: Công suất tản nhiệt từ vật ra môi trường tỷ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa chúng. Để kiểm chứng nhận đị
28/28
Khi tìm hiếu về quá trình tản nhiệt, một nhóm học sinh thảo luận và cho rằng: Công suất tản nhiệt từ vật ra môi trường tỷ lệ thuận với độ chênh lệch nhiệt độ giữa chúng. Để kiểm chứng nhận định đó, nhóm thực hiện thí nghiệm về sự truyền nhiệt của một cốc nước ra môi trường. Các bước thí nghiệm như sau:
Bước 1: Bố trí thí nghiệm theo sơ độ̀ như hình vẽ, điện trở chìm hoàn toàn trong nước. Ban đầu k ngắt, nhiệt kế chỉ \({{\rm{t}}_0}\).
Bước 2: Đóng khóa k , điều chỉnh công suất đủ nhỏ để nước không sôi, theo dõi nhiệt độ của nước thì nhóm nhận thậ́y, với một công suất điện P nhất định, nhiệt độ của nước tăng đến một giá trị rồi ổn định. Nhóm ghi lại công suất P và nhiệt độ ồn định t.
Bước 3: Lặp lại thí nghiệm với các giá trị công suất khác nhau.
Coi nhiệt độ môi trường không đồi, bỏ qua sự hóa hơi của nước.
Nhiệt độ môi trường là to.
Nhiệt năng truyền từ điện trở sang nước và từ nước ra môi trường.
Khi nhiệt độ ổn định, công suất tỏa nhiệt của điện trở cho nước và công suất tỏa nhiệt của nước cho môi trường bằng nhau.
Nhóm vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của \({\rm{\Delta }}t = t - {t_0}\) vào \(P\). Nếu đồ thị sau khi xử lí có dạng là đường thẳng đi qua gốc tọa độ thì nhận định ban đầu của nhóm là đúng.
a) Đúng
Ban đầu khóa \(k\) ngắt, nước và môi trường ở trạng thái cân bằng nhiệt, nên nhiệt kế chỉ \({t_0}\). Do đó \({t_0}\) chính là nhiệt độ môi trường. Phát biểu đúng.
b) Đúng
Khi đóng khóa, điện trở truyền nhiệt cho nước; đồng thời nước truyền nhiệt ra môi trường xung quanh. Vì vậy phát biểu đúng.
c) Đúng
Khi nhiệt độ của nước đạt giá trị ổn định \(t\) thì nhiệt độ không đổi nữa, nghĩa là nội năng của nước không tăng thêm. Khi đó công suất điện trở truyền cho nước bằng công suất nước truyền ra môi trường:
\({P_{{\rm{v\`a o}}}} = {P_{{\rm{ra}}}}\)
Vì vậy phát biểu đúng.
d) Đúng
Nếu công suất tản nhiệt tỉ lệ thuận với độ chênh nhiệt độ giữa nước và môi trường thì:
\({P_{{\rm{tan nhiet}}}} = k\Delta t\) với \(\Delta t = t - {t_0}\)
Ở trạng thái ổn định: \(P = k\Delta t\)
Suy ra: \(\Delta t = \frac{P}{k}\)
Đây là quan hệ bậc nhất giữa \(\Delta t\) và \(P\), đồ thị là đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Vì vậy phát biểu đúng.