Giải SGK Vật lí 12 Cánh diều Bài 4. Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng có đáp án

Nhiệt lượng cần truyền cho một vật để nóng lên phụ thuộc vào khối lượng của vật, bản chất của chất tạo nên vật và độ tăng nhiệt độ.

Nhiệt lượng cần truyền để vật chuyển thể phụ thuộc vào khối lượng của vật và bản chất của vật.

Nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Khối lượng của vật.

Ví dụ: Để đun sôi 10 lít nước lâu hơn đun sôi 1 lít nước, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp cho 10 lít nước nhiều hơn, nên nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ phụ thuộc vào khối lượng.

- Độ tăng nhiệt độ của vật.

Ví dụ: để đun sôi cùng một lượng 5 lít nước từ 20 °C và từ 50 °C sẽ tốn thời gian khác nhau, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp để nước sôi nước phụ thuộc vào độ tăng nhiệt độ.

- Tính chất của chất làm vật.

Ví dụ: để làm nóng 1 miếng sắt và 1 miếng nhôm có cùng khối lượng đến một nhiệt độ như nhau sẽ tốn thời gian khác nhau, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp khác nhau.

Nhiệt dung riêng: $c=\frac{Q}{m.\Delta t}$

Q có đơn vị là J

M có đơn vị là kg

 có đơn vị là K

Khi đó nhiệt dung riêng có đơn vị là J/kg.K

Trả lời:

Do nhiệt dung riêng của đồng nhỏ hơn nhiệt dung riêng của nước nên với cùng một nhiệt lượng cần cung cấp cho cả đồng và nước thì đồng sẽ tăng nhiệt độ nhanh hơn.

Nhiệt lượng cần thiết:  $Q=mc.\Delta t=0,\mathrm{81.880.}(75-20)=39204J$

Trả lời:

Để xác định nhiệt dung riêng của một chất bằng thực nghiệm cần đo đại lượng: nhiệt độ sau khi đun, thời gian đun, nhiệt lượng cần cung cấp.

Xác định nhiệt lượng mà nước thu được bằng cách đo công suất của nguồn điện, thời gian thực hiện từ đó xác định nhiệt lượng thông qua công thức  $t=\frac{Q_{tp}}{\text{P}}$

Nhiệt dung riêng tỉ lệ thuận với độ dốc của đồ thị nhiệt độ - thời gian đun.

Nhiệt dung riêng của nước xác định $c=\frac{\text{P}.\Delta t}{m.\Delta T}=\frac{18,2.(900-180)}{0,136.(54-33)}\approx 4588,2J/kg.K$

Nhiệt lượng để tăng nhiệt độ đồng từ 25 °C đến nhiệt độ nóng chảy:

 $Q_1=mc\Delta t=\mathrm{1000.380.}(1085-25)=4,{028.10}^{8}J$

Nhiệt lượng nóng chảy:   $Q_2=\lambda m={180.10}^3.1000=1,{8.10}^{6}J$

Nhiệt lượng cần cung cấp:   $Q=Q_1+Q_2=5,{828.10}^{6}J$

Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất bằng thực nghiệm, cần đo được những đại lượng: nhiệt lượng cần cung cấp, khối lượng chất cần đo trong thí nghiệm.

Dùng cân đo khối lượng cốc nước (4) trước khi làm thí nghiệm, khi tiến hành thí nghiệm cứ sau khoảng thời gian t như bước 1 thì đọc số chỉ của cân, trừ đi khối lượng cốc ban đầu thì được khối lượng nước đá đã tan chảy m.

M là khối lượng của nước trong cốc.

m là khối lượng nước đá đã tan chảy.

(M – 2m) là khối lượng của nước đá nóng chảy.

Ý nghĩa của con số trên là cần một nhiệt lượng 2300.10⁶ J để hoá hơi hoàn toàn 1 kg nước từ thể lỏng chuyển sang thể khí.

Nhiệt lượng để nước đá từ –20 °C đến 0 °C là:

 $Q_1=mc\Delta t_1=0,\mathrm{002.4200.}(0-(-20\left)\right)=168J$

Nhiệt lượng để nước từ 0 °C đến 100 °C là:

 $Q_2=mc\Delta t_2=0,\mathrm{002.4200.}(100-0)=840J$

Nhiệt lượng nóng chảy nước đá ở 0 °C là:   $Q_3=\lambda m=3,{33.10}^5.0,002=666J$

Nhiệt lượng hoá hơi nước ở 100 °C là:  $Q_4=Lm=2,{3.10}^6.0,002=4600J$

Tổng nhiệt lượng cần cung cấp:   $Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=6274J$

Phương án thí nghiệm:

- Đặt nhiệt lượng kế lên cân. Đổ nước nóng vào nhiệt lượng kế. Xác định khối lượng nước trong bình.

- Tháo nắp bình ra khỏi nhiệt lượng kế.

- Nối oát kế với điện trở và nguồn điện.

- Đặt dây điện trở vào nhiệt lượng kế sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước.

- Bật nguồn điện.

- Đun sôi nước trong bình nhiệt lượng kế. Sau mỗi khoảng thời gian 2 phút, đọc số đo công suất trên oát kế, khối lượng nước trong bình nhiệt lượng kế trên cân. Ghi các kết quả vào vở theo mẫu tương tự Bảng 6.2.

- Tắt nguồn điện.