KHỞI ĐỘNG

Khi nước bắt đầu sôi, phải tiếp tục cung cấp nhiệt lượng cho nước để nước tiếp tục sôi (hóa hơi). Làm thế nào để xác định được độ lớn của nhiệt lượng làm hoá hơi hoàn toàn một lượng nước ở nhiệt độ không đổi?

Giải rút gọn:

Để xác định được ta dùng công thức sau: .

I. KHÁI NIỆM HÓA HƠI RIÊNG

Hoạt động 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm cho 10 kg nước ở 25 ^oC chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở 100 ^oC. Cho nhiệt lượng của nước là 4 200 J/kg.K; nhiệt hóa hơi riêng của nước ở 100 ^oC là 2,26.10⁶ J/kg.

Giải rút gọn:

Nhiệt lượng cần truyền để nhiệt độ của nó tăng lên 100℃ là: 

Q = mc∆t = 315.10⁴ J

Nhiệt lượng cần truyền để hoá hơi hoàn toàn ở 100℃ là:

Q = Lm = 2,26.10⁷ J

Vậy nhiệt lượng cần thiết là: 315.10⁴ + 2,26.10⁷ = 2574.10⁴ J

Hoạt động 2: Vận động viên chạy Marathon mất rất nhiều nước trong khi thi đấu. Các vận động viên thường chỉ có thể chuyển hóa khoảng 20% năng lượng hóa học dự trữ trong cơ thể thành năng lượng dùng cho các hoạt động của cơ thể, đặc biệt là hoạt động chạy. Phần năng lượng còn lại chuyển thành nhiệt thải ra ngoài nhờ sự bay hơi của nước qua hô hấp và da để giữ cho nhiệt độ cơ thể không đổi. Nếu vận động viên dùng hết 11 000 kJ trong cuộc thi thì có khoảng bao nhiêu lít nước đã thoát ra khỏi cơ thể? Coi nhiệt độ cơ thể của vận động viên hoàn toàn không đổi và nhiệt hóa hơi riêng của nước trong cơ thể vận động viên là 2,45.10⁶ J/kg.

Giải rút gọn:

Phần năng lượng chuyển thành nhiệt để thải ra ngoài là: 

11000.10³ .80% = 88.10⁵ J

Số lít nước thoát ra ngoài cơ thể là: kg 

II. THỰC HÀNH ĐO NHIỆT HÓA HƠI RIÊNG CỦA NƯỚC

Hoạt động: Hãy trả lời các câu hỏi sau:

- Từ công thức (6.3), cho biết cần đo đại lượng nào để xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước.

- Nhiệt lượng làm cho nước trong bình nhiệt lượng kế hóa hơi được lấy từ đâu?

- Xác định nhiệt lượng nước trong bình nhiệt lượng kế thu được để hóa hơi bằng cách nào?

- Mô tả các bước tiến hành thí nghiệm.

- Để đảm bảo an toàn trong khi làm thí nghiệm cần phải chú ý điều gì?

Giải rút gọn:

- Ta cần đo: khối lượng chất lỏng m và nhiệt lượng cần truyền cho chất lỏng.

- Lấy từ bếp điện hoặc từ nguồn nhiệt nào đó để đun nóng được.

- Xác định nhiệt lượng nước bằng cách:  

- Mô tả: 

Bước 1: Đo lượng nước: dùng ống đong để đong lượng nước mà đề bài yêu cầu  sau đó đổ nước vào bình nhiệt kế.

Bước 2: Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước và ghi lại.

Bước 3: Đun bình nhiệt kế đến khi nước nóng và bốc hơi hoàn toàn.

Bước 4: Sau một khoảng thời gian cố định mà giáo viên yêu cầu thì dùng nhiệt kế đo lại nhiệt độ của bình nước và ghi lại kết quả.

Bước 5: Tính toán kết quả, sử dụng công thức Q =mc∆T, Q=Lm

Bước 7: Đánh giá kết quả

- Để đảm bảo an toàn: chú ý tuân thủ an toàn quy tắc phòng thí nghiệm, đun nước phải cẩn thận, bảo đảm dụng cụ thí nghiệm an toàn, nhiệt kế tránh rơi vỡ.

Hoạt động: Từ kết quả thí nghiệm thu được, thực hiện các yêu cầu sau:

- Vẽ đồ thị khối lượng m theo thời gian .

- Vẽ đường thẳng đi gần các điểm thực nghiệm nhất (tham khảo Hình 6.1). chọn hai điểm P, Q tùy ý trên đồ thị, xác định giá trị khối lượng m_P, m_Q và thời gian tướng ứng.

- Tính công suất trung bình của dòng điện qua điện trở của nhiệt lượng kế.

- Tính nhiệt lượng hóa hơi riêng của nước theo công thức:

Trong đó là nhiệt lượng do dòng điện qua điện trở tỏa ra trong thời gian ; {} là khối lượng nước đã hóa hơi trong khoảng thời gian trên.

- Xác định sai số của phép đo nhiệt hóa hơi riêng của nước. 

Giải rút gọn: 

- Đồ thị khối lượng m theo thời gian :

- m_P = 0,1187 kg ; m_Q = 0,1153 kg

-

- Công suất trung bình là:

- Nhiệt lượng hóa hơi riêng của nước là: 

J/kg

- Sai số của phép đo là:  2260000 – 2235294 = 24706

Em có thể:

- Xác định được nhiệt hoá hơi riêng của nước ở nhiệt độ sôi.

- Sử dụng khái niệm nhiệt hoá hơi riêng để giải thích các hiện tượng có liên quan.

Giải rút gọn: 

- Xác định bằng công thức: .

- Ví dụ: Nồi hấp tiệt trùng dùng công nghệ hơi nước bão hoà để tiêu diệt vi khuẩn.

Dựa trên quá trình: Nước được gia nhiệt trong két nước ( nhận nhiệt và nước sôi). Lúc nước sôi thì nước thu nhiệt hoá hơi tạo thành hơi bão hoà, sau đó hơi được đưa vào buồng hấp. Sau đó hơi tiếp xúc với các vật liệu trong buồn hấp thì sẽ truyền nhiệt cho vật liệu cần được khử trùng.