Một nhóm học sinh thảo luận phương án thí nghiệm xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước. Họ dùng các dụng cụ: Biến thế nguồn (1); oát kế có tích hợp chức năng đo thời gian (2); nhiệt kế điện t
24/28
Một nhóm học sinh thảo luận phương án thí nghiệm xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước. Họ dùng các dụng cụ: Biến thế nguồn (1); oát kế có tích hợp chức năng đo thời gian (2); nhiệt kế điện tử (3); nhiệt lượng kế kèm dây điện trở (4); cân điện tử (5) và các dây nối như hình bên. Phương án thí nghiệm của họ gồm hai giai đoạn và được tóm tắt như sau:
Giai đoạn 1. Đặt nhiệt lượng kế (đã tháo nắp ra khỏi bình) lên cân điện tử, đổ một lượng nước ấm có nhiệt độ 50 °C vào bình sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước. Xác định khối lượng nước \({m_0}\) có trong bình lúc này.
Giai đoạn 2. Cấp điện cho dây điện trở. Khi nước trong bình bắt đầu sôi ổn định (100 °C), tiến hành đo thời gian hoá hơi (đồng hồ thời gian bắt đầu chạy từ số 0) và xác định khối lượng của nước còn lại trong bình ở một số thời điểm.
• Khi đồng hồ chỉ giá trị \({t_1}\), khối lượng của nước còn lại trong bình là \({m_1}\).
• Khi đồng hồ chỉ giá trị \({t_2}\), khối lượng của nước còn lại trong bình là \({m_2}\) (\({m_2} < {m_1}\)).
Coi số đo công suất trên oát kế không đổi là \(P\), trong quá trình làm thí nghiệm toàn bộ dây điện trở chìm trong nước. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với vỏ bình nhiệt lượng kế và môi trường.
Trong quá trình đun, toàn bộ nhiệt lượng mà nước nhận được từ dây điện trở dùng để phá vỡ liên kết giữa các phân tử nước.
Nhiệt hóa hơi riêng của nước được xác định theo công thức \(L = \frac{{P.({t_2} - {t_1})}}{{{m_1} - {m_2}}}\).
Nếu mực nước hạ thấp làm một phần dây điện trở không chìm trong nước (trước thời điểm \({t_2}\)) thì giá trị nhiệt hóa hơi riêng của nước xác định được sẽ lớn hơn so với khi dây luôn chìm hoàn toàn.
Trong quá trình sôi ổn định, động năng trung bình của các phân tử nước không đổi.
a) Sai. Trong giai đoạn đầu, nhiệt lượng làm nước tăng nhiệt độ từ 50 °C đến 100 °C, chưa dùng toàn bộ để hóa hơi. Chỉ khi nước sôi ổn định, nhiệt lượng mới dùng chủ yếu cho sự hóa hơi.
b) Đúng. Trong khoảng từ \({t_1}\) đến \({t_2}\), khối lượng nước hóa hơi là \({m_1} - {m_2}\). Nhiệt lượng cung cấp là \(Q = P({t_2} - {t_1})\).
Do đó: \(L = \frac{Q}{{{m_1} - {m_2}}} = \frac{{P({t_2} - {t_1})}}{{{m_1} - {m_2}}}\)
c) Đúng. Nếu một phần dây điện trở không chìm trong nước thì một phần nhiệt lượng không truyền hết cho nước. Khi vẫn lấy công suất \(P\) của toàn bộ dây để tính, giá trị \(L\) thu được sẽ lớn hơn giá trị đúng.
d) Đúng. Khi nước sôi ổn định, nhiệt độ không đổi nên động năng trung bình của các phân tử nước không đổi.