Giải chi tiết Vật lí 12 KNTT bài 5: Nhiệt nóng chảy riêng

KHỞI ĐỘNG

Khi vật bắt đầu nóng chảy phải tiếp tục cung cấp nhiệt lượng cho vật để vật nóng chảy hoàn toàn. Nhiệt lượng này phụ thuộc vào những đại lượng nào?

Bài làm chi tiết:

Nhiệt lượng này phụ thuộc vào những đại lượng đó là: khối lượng của vật và tính chất của chất làm vật.

I. KHÁI NIỆM NHIỆT NÓNG CHẢY RIÊNG

Câu hỏi 1: Tại sao khi chế tạo các vật bằng chì, đồng, thường hay dùng phương pháp đúc?

Bài làm chi tiết:

Khi chế tạo các vật bằng chì, đồng, thường hay dùng phương pháp đúc. Đúc kim loại là một quy trình sản xuất, chế tạo liên quan đến việc đổ kim loại lòng nóng chảy vào khuôn, tuỳ thuộc vào các bộ phận được chế tạo và kim loại được sử dụng mà có nhiều loại đúc kim loại khác nhau tạo nên các hoa văn rất khác nhau. 

Đúc thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt, có thể sản xuất cho các bộ phận có thành rất dày, chất lượng chịu lực rất tốt, độ bền cao.

Đúc có thể đúc được các loại vật liệu khác nhau như gang, thép, chì, đồng, …

Đúc có thể chế tạo được những vật đúc có hình dạng, kết cấu phức tạp, có độ chính xác về hình dạng và kích thước cao.

Câu hỏi 2: Tính thời gian cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 2kg đồng có nhiệt độ ban đầu 30℃, trong một lò nung điện có công suất 20 000 W. Biết chỉ có 50% năng lượng tiêu thụ của lò được dùng vào việc làm đồng nóng lên và nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi.

Bài làm chi tiết:

Tính thời gian cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 2kg đồng:

m = 2 kg, tº ban đầu = 30℃, P = 20 000 W, ℃ , c = 380 J/kg.K

Ta có công thức tính:

J 

Mà chỉ có 50% năng lượng tiêu thụ của lò được dùng vào việc làm đồng nóng lên  hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi nên 20000. 50%= 10000 W

Thời gian cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 2kg đồng là:

 s

II.  THỰC HÀNH ĐO NHIỆT NÓNG CHẢY RIÊNG CỦA NƯỚC ĐÁ

Hoạt động 1: Hãy trả lời các câu hỏi sau:

- Từ công thức (5.3), hãy cho biết cần đo đại lượng nào để xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá?

- Nhiệt lượng làm các viên nước đá trong nhiệt lượng kế nóng chảy được lấy từ đâu?

- Nhiệt lượng nước đá thu được trong bình nhiệt lượng kế được xác định bằng cách nào?

- Mô tả các bước tiến hành thí nghiệm.

Bài làm chi tiết:

-Ta cần đo nhiệt lượng cần truyền cho vật và cân khối lượng của vật để xác định được nhiệt nóng chảy riêng của nước đá từ công thức (5.3).

- Nhiệt lượng làm các viên nước đá trong nhiệt kế nóng chảy được lấy từ môi trường xung quanh bởi vì viên đá lạnh có nhiệt độ thấp, môi trường xung quanh có nhiệt độ cao hơn nên chủ yếu lấy nhiệt lượng từ môi trường xung quanh.

- Nhiệt lượng nước đá thu được trong bình nhiệt lượng kế được xác định bằng cách sau: ta sử dụng công thức tính nhiệt lượng : trong đó m là khối lượng của nước, c là nhiệt dung riêng của nước, ∆T là sự thay đổi của nhiệt độ của nước đá lúc đầu và lúc sau khi tan.

- Mô tả các bước tiến hành thí nghiệm: 

Bước 1: Đo lượng nước: ta sử dụng cân đong để đong lượng nước đá chính xác cần sử dụng và đổ nước đá vào bình nhiệt lượng kế.

Bước 2: Sau khi đong lượng nước đá xong, ta sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ của nước đá lúc này và ghi lại.

Bước 3: Đặt bình nhiệt lượng kế trên nguồn điện và đun lên đến khi nước đá tan chảy 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 đá sau khi ta chảy và ghi lại kết quả.

Bước 5: Tính toán kết quả, sử dụng công thức Q =mc∆T với m là khối lượng của nước, c là nhiệt dung riêng của nước, ∆T là sự thay đổi của nhiệt độ của nước đá lúc ban đầu và sau khi đun.

Bước 6: Đánh giá kết quả

Hoạt động 2: Từ kết quả thí nghiệm thu được thực hiện yêu cầu sau:

- Vẽ đồ thị sự phụ thuộc nhiệt độ t theo thời gian .

- Vẽ hai đường thẳng đi gần nhất các điểm trên đồ thị ( tham khảo Hình 5.1).

- Chọn điểm M là giao điểm của hai đường thẳng, đọc giá trị _M.

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

- Tính nhiệt nóng chảy riêng của nước đá theo công thức:

 H2O=PTMm

Trong đó _M là nhiệt lượng do dòng điện qau điện trở toả ra trong thời gian _M và m là khối lượng nước đá.

- Xác định sai số của phép đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá.

- So sánh giá trị nhiệt nóng chảy riêng của nước đá đo được với giá trị ở Bảng 5.1 và giải thích nguyên nhân gay ra sự sai khác ( nếu có).

Bài làm chi tiết:

- Đồ thị sự phụ thuộc nhiệt độ t theo thời gian :

- Giá trị _M= 600 s

- Công suất trung bình của dòng điện qua điện trở trong nhiệt lượng kế là:

- Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là: H2O=PTMm= 4273300⋅6000,25=34184 J/kg

- Sai số của phép đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là:334000-34184= 299816

- Nhiệt nóng chảy riêng mà mình đo được nhỏ hơn nhiệt nóng chảy riêng ở Bảng 5.1 vì có thể sai số do lúc chúng ta đong nước đá, mắt nhìn chưa được chính xác, sai số ở thiết bị đo, điều kiện thí nghiệm chưa được đảm bảo.

Em có thể: 

- Xác định được nhiệt nóng chảy riêng của một chất.

- Dùng khái niệm nhiệt nóng chảy riêng để giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan. Ví dụ: công nghệ phân kim ( tách kim loại) bằng nóng chảy, dùng thiếc để hàn,…

Bài làm chi tiết:

- Xác định được nhiệt nóng chảy riêng của một chất bằng công thức sau:

 H2O=Qm  trong đó Q là nhiệt lượng cần truyền cho vật, m là khối lượng của vật.

- Dùng khái niệm nhiệt nóng chảy riêng để giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan .Ví dụ: dùng thiếc để hàn vì thiếc là kim loại có nhiệt độ nóng chảy riêng xác định, khi hàn thì chọn mỏ thiếc thích hợp vì mỏ thiếc là công cụ tạo nhiệt. Cần có đủ nhiệt để nhanh chóng làm nóng chảy thiếc  hàn và đưa vào đầu mối hàn và tránh dùng quá nhiều nhiệt vì có thể làm hỏng các linh kiện.