Bài 4. Thực hành đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hóa hơi riêng trang 18, 19, 20 SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Trắc nghiệm 4.1

Từ công thức gần đúng xác định nhiệt dung riêng của nước $c_{n} = \frac{U l t}{m_{n} (T - T_{o})}$ thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước không sử dụng dụng cụ nào dưới đây?

A. Biến thế nguồn.

B. Nhiệt lượng kế.

C. Cân điện tử.

D. Máy phát tần số.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm vật lý

Lời giải chi tiết:

Khi tiến hành thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của nước, các dụng cụ sau đây thường được sử dụng:

- Biến thế nguồn: Dùng để điều chỉnh hiệu điện thế cung cấp cho mạch điện, từ đó điều chỉnh công suất tỏa nhiệt trên điện trở.

- Nhiệt lượng kế: Là dụng cụ đặc biệt dùng để đo nhiệt lượng hấp thụ hoặc tỏa ra trong các quá trình vật lý.

- Cân điện tử: Dùng để đo khối lượng chính xác của nước và các vật liệu khác trong thí nghiệm.

Đáp án: D

Trắc nghiệm 4.2

Trong công thức gần đúng xác định nhiệt dung riêng của nước $c_{n} = \frac{U l t}{m_{n} (T - T_{o})}$ , người ta sử dụng nhiệt kế để đo đại lượng nào dưới đây?

A. $U, I$ .

B. $m_{n}$ .

C. $t$ .

D. $T, T_{o}$ .

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm vật lý

Lời giải chi tiết:

Trong công thức gần đúng xác định nhiệt dung riêng của nước $c_{n} = \frac{U l t}{m_{n} (T - T_{o})}$ , người ta sử dụng nhiệt kế để đo $T, T_{o}$

Đáp án: D

Trắc nghiệm 4.3

Sắp xếp các nội dung sau theo trình tự các bước tiến hành thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước theo công thức $c_{n} = \frac{U l t}{m_{n} (T - T_{o})}$

(1) Dùng cân đo khối lượng của nhiệt lượng kế.

(2) Đổ nước vào nhiệt lượng kế.

(3) Cân khối lượng của nhiệt lượng kế và nước.

(4) Mắc nhiệt lượng kế vào nguồn điện, bật công tắc để cho dòng điện chạy vào nhiệt lượng kế, dùng que khuấy khuấy nhẹ nhàng, liên tục để nước trong nhiệt lượng kế nóng đều.

(5) Đo nhiệt độ ban đầu $T_{o}$ của nhiệt lượng kế và nước.

A. (1) → (2) → (3) → (4) → (5).

B. (1) → (2) → (3) → (5) → (4).

C. (2) → (3) → (1) → (4) → (5).

D. (5) → (2) → (3) → (1) → (4)

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm vật lý

Lời giải chi tiết:

Trình tự các bước tiến hành thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước theo công thức $c_{n} = \frac{U l t}{m_{n} (T - T_{o})}$ :

- Dùng cân đo khối lượng của nhiệt lượng kế.

- Đổ nước vào nhiệt lượng kế.

- Cân khối lượng của nhiệt lượng kế và nước.

- Đo nhiệt độ ban đầu $T_{o}$ của nhiệt lượng kế và nước.

- Mắc nhiệt lượng kế vào nguồn điện, bật công tắc để cho dòng điện chạy vào nhiệt lượng kế, dùng que khuấy khuấy nhẹ nhàng, liên tục để nước trong nhiệt lượng kế nóng đều.

Đáp án: B

Trắc nghiệm 4.4

Trong mỗi phát biểu sau, em hãy chọn đúng hoặc sai khi thực hiện thí nghiệm đo nhiệt hoá hơi riêng của nước sử dụng ấm đun siêu tốc.

a) Công thức tính nhiệt hoá hơi riêng của nước là $L = \frac{P t}{Δ m}$ (với P là công suất của ấm đun, $Δ m$ là khối lượng nước bị bay hơi sau thời gian t).

b) Sử dụng ấm đun siêu tốc đã biết công suất để xác định điện năng tiêu thụ.

c) Sử dụng cân điện tử đo chính xác khối lượng nước sôi còn lại trong ấm tại các thời điểm khác nhau.

d) Sử dụng đồng hồ đo thời gian để đo thời gian đun nước.

e) Độ chính xác của công suất định mức ghi trên ấm đun là nguyên nhân chính gây ra sai số của phép đo.

f) Điện áp sử dụng cho ấm đun không ảnh hưởng đến sai số của phép đo.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm vật lý

Lời giải chi tiết:

a) Đúng.

b) Đúng.

c) Đúng.

d) Sai. Sử dụng đồng hồ điện tử để đo thời gian đun nước.

e) Đúng.

f) Sai. Điện áp sử dụng ảnh hưởng trực tiếp đến công suất của ấm. Nếu điện áp không ổn định hoặc khác với điện áp định mức, công suất thực tế của ấm sẽ thay đổi, dẫn đến sai số trong kết quả đo.

Trắc nghiệm 4.5

Trong thí nghiệm đo nhiệt hoá hơi riêng của nước sử dụng ấm đun siêu tốc, thao tác đặt ấm đun lên cân điện tử, hiệu chỉnh cân về số 0,00 sau đó mới rót nước vào ấm đun là để

A. cân khối lượng bình cho đơn giản.

B. số chỉ trên cân ổn định hơn.

C. an toàn và dễ tiến hành thí nghiệm hơn.

D. đo được chính xác và đồng thời khối lượng nước bay hơi và thời gian bay hơi tương ứng, phép đo đơn giản hơn.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm vật lý

Lời giải chi tiết:

Thực hiện thao tác này, ta đo trực tiếp khối lượng nước còn lại trong bình, từ đó tính được lượng nước bay hơi mà không phải cân khối lượng ấm đun nên thao tác đo đơn giản hơn.

Mặt khác, thông qua thao tác này cho phép đo khối lượng nước bay hơi đồng thời với thời gian ấm đun được hoạt động (cấp điện để bay hơi nước) mà không bị gián đoạn so với phương án không để ấm lên cân điện tử.

Đáp án: D

Tự luận 4.1

Trong thí nghiệm đo nhiệt hoá hơi riêng của nước sử dụng ấm đun siêu tốc, một bạn học sinh thu được khối lượng nước còn lại trong ấm m (g) theo thời gian t (s) kể từ lúc khối lượng nước trong bình là $m_{o} = 300, 00 k g$ như bảng dưới đây. Biết công suất ấm đun khi đó là P = 1500 W.

Lần đo	$m (g)$	$Δ m = m_{o} - m (g)$	$t (s)$	$L (J / g)$
1	250,00		82,00
2	200,00		263,00
3	150,00		245,00
4	100,00		326,00

a) Tính giá trị trung bình nhiệt hoá hơi riêng của nước.

b) Tính sai số tuyệt đối trung bình của phép đo và viết kết quả.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về sai số

Lời giải chi tiết:

Lần đo	$m (g)$	$Δ m = m_{o} - m (g)$	$t (s)$	$L (J / g)$
1	250,00	50,00	82,00	2460
2	200,00	100,00	263,00	2445
3	150,00	150,00	245,00	2450
4	100,00	200,00	326,00	2445

a) $\bar{L} = \frac{L_{1} + L_{2} + L_{3} + L_{4}}{4} = \frac{2460 + 2445 + 2450 + 2445}{4} = 2450 (J / g)$

b) Sai số tuyệt đối trung bình của phép đo:

$\bar{Δ L} = \frac{| Δ L_{1} | + | Δ L_{2} | + | Δ L_{3} | + | Δ L_{4} |}{4} = 5 (J / g)$

Kết quả: $L = 2450 \pm 5 J / g$