BÀI 4. NHIỆT DUNG RIÊNG, NHIỆT NÓNG CHẢY RIÊNG, NHIỆT HÓA HƠI RIÊNG

Mở đầu: Trong đời sống hằng ngày và nhiều lĩnh vực sản xuất, người ta thường phải cung cấp năng lượng để làm nóng vật hoặc tạo ra sự chuyển thể của các chất.

Nhiệt lượng cần truyền cho một vật để nó nóng lên hoặc chuyển thể phụ thuộc vào những yếu tố nào và có thể được xác định như thế nào? 

Đáp án chuẩn:

- Phụ thuộc: Loại vật liệu; khối lượng; nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ mong muốn; cấu trúc và hình dạng; hiệu suất của hệ thống truyền nhiệt

- Xác định: Q = mc.ΔT

I. NHIỆT DUNG RIÊNG

Câu 1: Lấy ví dụ cho thấy nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng vật có liên hệ với khối lượng, nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ vật đạt được sau khi đun.

Đáp án chuẩn:

Quá trình đun nước. 

Câu 2: Từ hệ thức (4.1), chứng tỏ rằng đơn vị đo của nhiệt dung riêng là J/kg.K.

Đáp án chuẩn:

Dựa vào CT: c =Q/(m.ΔT)=>J/kg.K.

Câu 3: Sử dụng số liệu trong Bảng 4.1, giải thích vì sao thanh đồng tăng nhiệt độ nhanh hơn cốc nước có cùng khối lượng. 

Đáp án chuẩn:

Ta có:  Q_n=mc_n.ΔT ; Q_đ=m.c_đ.ΔT. Mà c_n > c_đ nên Q_n > Q_đ 

Luyện tập 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của một miếng nhôm có khối lượng 810 g từ 20 °C lên 75 °C. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K.

Đáp án chuẩn:

39 204 J

Câu 4: Để xác định nhiệt dung riêng của một chất bằng thực nghiệm thì cần đo những đại lượng nào?

Đáp án chuẩn:

Cần đo: khối lượng của chất; nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối cùng; nhiệt lượng cung cấp hoặc hấp thụ

Câu 5: Nhiệt lượng cung cấp cho nước được xác định qua công suất của nhiệt lượng kế như thế nào?

Đáp án chuẩn:

Dùng CT: Q=P×t

Câu 6: 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?

Đáp án chuẩn:

Đồ thị nhiệt độ - thời gian đun là một đường thẳng với độ dốc a

Câu 7: Với số liệu được cho ở Bảng 4.2 thì nhiệt dung riêng của nước xác định được là bao nhiêu?

Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của nước

Đáp án chuẩn:

4014,71 (J/kg.K)

II. NHIỆT NÓNG CHẢY RIÊNG

Luyện tập 2: Xác định nhiệt lượng cần cung cấp để nung nóng chảy hoàn toàn 1 tấn đồng từ 25 °C. Sử dụng số liệu nhiệt dung riêng ở Bảng 4.1 và cho biết nhiệt nóng chảy riêng của đồng là 180.10³ J/kg.

Đáp án chuẩn:

582,8.10⁶J

Câu 8: Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất bằng thực nghiệm, cần đo được những đại lượng nào?

Đáp án chuẩn:

Cần đo: Khối lượng của chất; Nhiệt lượng cung cấp.

Câu 9: Nêu cách xác định khối lượng nước đá đã tan chảy m sau thời gian t ở bước 1. 

Đáp án chuẩn:

Cân lượng nước đá tan là do môi trường. 

Câu 10: Vì sao khối lượng nước đá nóng chảy do nhận nhiệt lượng từ dây điện trở của nhiệt lượng kế được xác định là (M-2m)? 

Đáp án chuẩn:

Bước 1: m; Bước 2: 2m; Sau bước 2: M 

=> M – 2m.

Câu 11: Với số nhiệt như trong bảng 4.3 thì nhiệt lượng đã cung cấp cho nước đá là bao nhiêu?

Đáp án chuẩn:

4320 J

Câu 12: Cho biết nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2300.10⁶ J/kg có ý nghĩa gì?

Đáp án chuẩn: 

Cần cung cấp cho 1kg nước 2300.10⁶ J để nước chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí

Luyện tập 3: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm 2,0 g nước đá từ -20^oC chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở 100^oC

Đáp án chuẩn:

6178 J

Vận dụng: Cho các dụng cụ: Một cốc thủy tinh chịu nhiệt, bình nhiệt lượng kế kèm dây điện trở, oát kế, cân hiện số, nhiệt kế, đồng hồ bấm giây. Xây dựng phương án và thực hiện phương án thí nghiệm xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước bằng các dụng cụ này.

Đáp án chuẩn: 

Phương án thí nghiệm:

+ Tìm hiểu công dụng của các dụng cụ

+ Lập phương án thí nghiệm.

Tiến hành:

+ Lắp bộ thí nghiệm và thực hiện đo, ghi kết quả:

Kết quả:

Q’= Q-  m₀cΔT =(m₀ - m₁).L