NHIỆT LƯỢNG VÀ SỰ LẠNH ĐI CỦA NƯỚC


Tham khảo lý thuyết SGK Vật lý 8 – Bài 21, 24

1. Mục tiêu

Khám phá yếu tố dẫn đến sự lạnh đi của nước ấm

Xác định những yếu tố khác dẫn tới sự lạnh đi

2. Chuẩn bị lý thuyết

Các phân tử cấu tạo nên vật chất chuyển động không ngừng, do đó chúng có động năng. Động năng này được gọi là nhiệt năng của vật. Nhiệt độ của vật càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh và nhiệt năng của vật càng lớn.

Thông thường một vật giảm nhiệt độ là do nó truyền nhiệt năng cho vật khác. Ngoài ra, trong chất lỏng, sự giảm nhiệt cũng do cả nguyên nhân bay hơi vì khi bay hơi phân tử trên mặt thoáng chất lỏng sẽ phải tách ra khỏi mặt thoáng, việc này làm mất bớt đi nhiệt lượng của chất lỏng. Bay hơi cũng là nguyên nhân làm cho khối lượng chất lỏng giảm.

Người ta đã đo đạc ra giá trị biểu hiện cho quá trình này cho nước đó là nhiệt dung riêng của nước c = 4 100 J/kg.K, nhiệt hóa hơi của nước L = 2270 J/kg.

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Dụng cụ

1 aMixer MGA, 1 cân điện tử, 1 cảm biến nhiệt độ, 1 cốc nhựa, 1 cốc 250 ml, 1 trụ đỡ với 1 kẹp

Hóa chất

Nước ấm (khoảng 60oC)

4. Tiến hành

I. Chuẩn bị và thiết lập thí nghiệm

Bước 1: Mở MGA, kết nối D-Connector của cân điện tử vào cân điện tử. Kết nối đầu còn lại của cable vào CH 1 của MGA. Kết nối cảm biến nhiệt độ vào CH 2 của MGA.

v281 kết nối D connector vào cân điện tử

Bước 2: Nhấn vào biểu tượng bt3 và trong mục “Thời gian hiển thị”, chọn “10 phút”. Mục “Chế độ kiểm tra”, chọn “Dừng sau 10 phút” rồi nhấn “Chạy”.

v282 chọn thời gian và mẫu

Bước 3: Đặt cân điện tử lên bàn và mở công tắc, sau khoảng 10 giây, đèn trên cân điện tử sáng lên báo hiệu nó đã sẵn sàng sử dụng.

v283 Các nút trên cân điện tử

Bước 4: Đặt cốc nhựa lên cân điện tử. Kẹp cảm biến nhiệt độ vào trụ đỡ, điều chỉnh độ cao của kẹp để cho cảm biến gần chạm (không tiếp xúc) với đáy của cốc nhựa. Nhấn vào nút TARE (cân bì), màn hình cân điện tử sẽ hiện giá trị 0.00 g.

v284 Đặt cốc nhự lên cân

Bước 5: Đổ vào cốc 250 ml nước ấm đến vạch 50 ml. Nhẹ nhàng đổ 50 ml nước ấm này vào cốc nhựa. Chờ khoảng 30 giây để cân điện tử thăng bằng.

II. Thu thập dữ liệu

Bước 6: Nhấn vào nút bt0 trên MGA để bắt đầu thu thập dữ liêu. Khi quá trình thu thập tự động dừng sau 10 phút, nhấn vào biểu tượng bt4 để mở rộng đồ thị. Nhấn tiếp vào biểu tượng bt8 rồi nhấn vào điểm đầu tiên của đồ thị màu xanh một dấu ‘+’ sẽ xuất hiện và giá trị khối lượng ban đầu (giá trị y được khoanh chữ nhật) sẽ hiển thị trên màn hình. Ghi lại giá trị này vào Bảng 1.

Chú ý: Ta có thể di chuyển dấu ‘+’ một cách chính xác bằng cách sử dụng các phím mũi tên trên MGA

v286 đồ thị thu đượcv295 phím mũi tên trên MGA

Bước 7: Tiếp tục nhấn chọn vị trí cuối của đồ thị, một dấu ‘+’ nữa sẽ xuất hiện. Trên màn hình hiển thị sẽ cho ta giá trị Độ lệch thời gian và Độ lệch biên độ và giá trị khối lượng cuối cùng (giá trị y). Ta ghi lại giá trị khối lượng cuối vào Bảng 1.

v287 Phân tích đồ thị

Bước 8: Nhấn vào “CH1” (vùng khoanh tròn) để chuyển sang đồ thị “CH2” để ghi lại giá trị nhiệt độ đo được. Lặp lại bước 6 và 7 và ghi lại giá trị nhiệt độ vào Bảng 1.

v28b1

 

5. Kết luận

Từ kết quả thí nghiệm thu được trong bảng 1 ta có thể đưa ra kết luận về yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lạnh đi của nước.

Thiết bị Addest cho phép ta đo đạc và phân tích dữ liệu một cách chính xác hơn.

Các câu hỏi thảo luận:

1. Giải thích vì sao khối lượng của nước thay đổi?

2. Tính lượng nhiệt năng đã mất đi trong quá trình lạnh đi của nước (gợi ý: lượng nhiệt này sẽ bao gồm một phần do nước truyền nhiệt sang môi trường, một phần do sự bay hơi)

3. So sánh nhiệt lượng mất đi của 2 nguyên nhân, đưa ra kết luận yếu tố nào chi phối quá trình lạnh đi. Ngoài ra còn có yếu tố nào ảnh hưởng đến quá trình lạnh đi của nước không?