Nhiệt dung riêng. Nhiệt nóng chảy riêng. Nhiệt hóa hơi riêng SVIP

I. NHIỆT DUNG RIÊNG

1. Định nghĩa

Độ lớn của nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau:

• Khối lượng của vật
• Độ tăng nhiệt độ của vật
• Tính chất của chất làm vật.

Nhiệt lượng \(Q\) cần cung cấp cho vật để làm nó nóng lên tỉ lệ thuận với khối lượng \(m\) và độ tăng nhiệt độ \(\Delta t\) của vật nên: 

\(\dfrac{Q}{m\Delta T}=\) hằng số (1)

Trong đó:

• \(Q\) là nhiệt lượng cần truyền cho vật (J);
• \(m\) là khối lượng vật (kg);
• \(\Delta T\) là độ tăng nhiệt độ của vật (K).

Với mỗi chất, hằng số trong hệ thức trên có độ lớn riêng. Hằng số này gọi là nhiệt dung riêng của chất làm vật, kí hiệu là \(c\), có giá trị là \(c=\dfrac{Q}{m\Delta T}\), đơn vị là J/kg.K.

Từ công thức (1), hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt để làm thay đổi nhiệt độ của vật là: 

\(Q=mc\Delta T\)

Định nghĩa: Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để làm cho nhiệt độ của nó tăng thêm 1 ^oC.

2. Xác định nhiệt dung riêng của nước

Dụng cụ thí nghiệm

• Biến thế nguồn (1).
• Bộ đo công suất nguồn điện (oát kế) có tích hợp chức năng đo thời gian (2).
• Nhiệt kế điện tử hoặc cảm biến nhiệt độ có thang đo từ -20 ^oC đến 110 ^oC và độ phân giải nhiệt độ \(\pm\)0,1 ^oC (3).
• Nhiệt lượng kế bằng nhựa có vỏ xốp, kèm dây điện trở (gắn ở mặt trong của nắp bình) (4).
• Cân điện tử (5) (hoặc bình đong).
• Các dây nối.

Phương án thí nghiệm

• Tìm hiểu công dụng của các dụng cụ nêu trên.
• Lập phương án thí nghiệm với các dụng cụ đó. Coi rằng khi đun, năng lượng được truyền hoàn toàn cho nước trong nhiệt lượng kế.

Tiến hành thí nghiệm

• Đổ một lượng nước và bình nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước, xác định khối lượng nước này.
• Cắm đầu đo của nhiệt kế vào nhiệt lượng kế.
• Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện.
• Bật nguồn điện.
• Khuấy liên tục để nước nóng đều. Cứ sau mỗi khoảng thời gian 1 phút, đọc công suất dòng điện từ oát kế, nhiệt độ từ nhiệt kế rồi ghi lại kết quả.
• Tắt nguồn điện​.

Kết quả thí nghiệm

II. NHIỆT NÓNG CHẢY RIÊNG

1. Định nghĩa

Nhiệt lượng cần truyền cho vật khi vật bắt đầu nóng chảy tới khi vật nóng chảy hoàn toàn phụ thuộc vào khối lượng của vật và tính chất của chất làm vật.

Nhiệt lượng này tỉ lệ thuận với khối lượng của vật:

\(\dfrac{Q}{m}\) = hằng số (1)

Trong đó:

• \(Q\) là nhiệt lượng cần truyền cho vật (J);
• \(m\) là khối lượng của vật (kg).

Với mỗi chất, hằng số trên có độ lớn riêng. Hằng số này được gọi là nhiệt nóng chảy riêng của chất làm vật, kí hiệu là \(\lambda\), có giá trị là \(\lambda=\dfrac{Q}{m}\), đơn vị là J/kg.

Từ hệ thức (1), hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt để làm vật nóng chảy hoàn toàn là:

\(Q=\lambda m\)

Định nghĩa: Nhiệt nóng chảy riêng của một chất là nhiệt lượng cần để làm cho một kilôgam chất đó nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.

2. Xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá

Dụng cụ thí nghiệm

• Biến thế nguồn (1).
• Bộ đo công suất nguồn điện (oát kế) có tích hợp chức năng đo thời gian (2).
• Nhiệt kế điện tử hoặc cảm biến nhiệt độ (3).
• Nhiệt lượng kế bằng nhựa có vỏ xốp, kèm dây điện trở (gắn ở mặt trong của nắp bình) (4).
• Cân điện tử (5).
• Các dây nối.
• Các viên nước đá nhỏ và nước lạnh.

Thiết kế phương án thí nghiệm

• Tìm hiểu công dụng của các dụng cụ nêu trên.
• Lập phương án thí nghiệm với các dụng cụ đó.

Tiến hành thí nghiệm

• Cho viên nước đá (khối lượng m kg) và một ít nước lạnh vào bình nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ điện trở chìm trong hỗn hợp nước và nước đá.
• Cắm đầu đo của nhiệt kế vào bình nhiệt lượng kế.
• Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện.
• Bật nguồn điện.
• Khuấy liên tục nước đá, cứ sau mỗi khoảng thời gian 2 phút lại đọc số đo thời gian trên oát kế và nhiệt độ trên nhiệt kế rồi ghi lại kết quả.
• Tắt nguồn điện.

Kết quả thí nghiệm

III. NHIỆT HÓA HƠI RIÊNG

Nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lỏng hóa hơi ở nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào khối lượng và bản chất của chất lỏng.

Nhiệt lượng này tỉ lệ thuận với khối lượng của chất lỏng:

\(\dfrac{Q}{m}\) = hằng số (1)

Trong đó:

• \(Q\) là nhiệt lượng cần truyền cho chất lỏng (J);
• \(m\) là khối lượng chất lỏng (kg).

Với mỗi chất lỏng, hằng số trên có độ lớn riêng. Hằng số này được gọi là nhiệt hóa hơi riêng của chất lỏng, kí hiệu là \(L\), có giá trị  là \(L=\dfrac{Q}{m}\), đơn vị là J/kg.

Từ hệ thức (1), hệ thức tính nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lỏng hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi là:

\(Q=Lm\)

Định nghĩa: Nhiệt hóa hơi riêng của một chất lỏng là nhiệt lượng cần để làm cho một kilôgam chất lỏng đó hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ xác định.

1. Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần để 1 kg chất đó tăng thêm 1 K (hoặc 1 ^oC ).

2. Nhiệt lượng cần để làm thay đổi nhiệt độ của một lượng chất: \(Q=mc.\Delta T\).

3. Nhiệt nóng chảy riêng λ của một chất là nhiệt lượng cần để 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy. Nhiệt lượng cần để một vật rắn nóng chảy hoàn toàn tại nhiệt độ nóng chảy: \(Q=m\lambda.\)

4. Nhiệt hóa hơi riêng \(L\) của một chất là nhiệt lượng cần để 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ sôi. Nhiệt lượng cần để một lượng chất lỏng hóa hơi hoàn toàn tại nhiệt độ sôi: \(Q=mL.\)