Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 4
Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 4: Thực hành đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng
VnDoc.com xin gửi tới bạn đọc bài viết Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 4: Thực hành đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng để bạn đọc cùng tham khảo. Bài viết hướng dẫn bạn đọc trả lời các câu hỏi trong SGK Vật lý 12 các trang 31, 34.
Giải Vật lí 12 trang 29 Chân trời
Mở đầu trang 29 SGK Vật lí 12
Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng là các đại lượng vật lí đặc trưng cho mỗi chất khi trao đổi nhiệt và chuyển giữa các thể. Giá trị của các đại lượng trên được các nhà khoa học xác định thông qua thực nghiệm. Vậy các đại lượng trên được đo như thế nào thông qua các dụng thí nghiệm đơn giản ở trường phổ thông?
Lời giải:
Đo bằng cách thực hiện các thí nghiệm đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hóa hơi riêng.
Giải Vật lí 12 trang 30 Chân trời
Thảo luận 1 trang 30 SGK Vật lí 12
Dựa vào cơ sở lí thuyết và các dụng cụ gợi ý, hãy đề xuất phương án thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước theo các gợi ý sau:
– Xác định các đại lượng trung gian cần đo và dụng cụ để đo các đại lượng này.
– Cách bố trí thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm.
– Dự kiến kết quả cần thu thập và xử lí số liệu.
Lời giải:
* Dụng cụ:
– 1 biến thế nguồn (1),
– 2 đồng hồ đo điện đa năng dùng làm vốn kế một chiều và ampe kế một chiều (2).
– Dây nối (3)
– 1 bình nhiệt lượng kế (có dây nung và que khuấy) (4).
– 1 đồng hồ đo thời gian có độ chia nhỏ nhất 0,01 s (5).
– 1 nhiệt kế có độ chia nhỏ nhất 1 C (6),
– 1 chai nước ở nhiệt độ phòng (7).
– 1 chiếc cân điện tử có độ chia nhỏ nhất 0,01 g (8).
– 1 công tắc điện (9)
* Tiến hành thí nghiệm
Bước 1: Điều chỉnh đơn vị đo của cân là g. Đặt bình nhiệt lượng kế (đã gắn nhiệt kế và que khuấy) lên đĩa cần, hiệu chỉnh cân về số 0,00.
Bước 2:
- Nhấc bình nhiệt lượng kế khỏi đĩa cần, rót nước ở nhiệt độ phòng vào bình sao cho dây nung ngập hoàn toàn trong nước.
– Đặt bình nhiệt lượng kế chứa nước lên đĩa cân, ghi nhận giá trị khối lượng mn và nhiệt độ ban đầu T0 của nước.
Bước 3:
– Mắc bình nhiệt lượng kế vào mạch điện như Hình 4.2. Điều chỉnh biến thế nguồn đến giá trị 6 V.
– Đóng công tắc, đồng thời bấm đồng hồ đo thời gian.
– Ghi nhận giá trị hiện điện thế U trên vốn kế và cường độ dòng điện I trên ampe kế.
– Dùng que khuấy khuấy nhẹ nhàng, liên tục để nước trong bình nóng đều.
– Quan sát và ghi lại thời gian tại mỗi thời điểm mà số chỉ trên nhiệt kế tăng thêm 1oC, 2°C, 3oC theo mẫu Bảng 4.1.
Bước 4: Ngắt mạch điện.
* Báo cáo kết quả thí nghiệm:
– Tính giá trị nhiệt dung riêng theo công thức 
\(c_{n} = \frac{UIt}{m_{n}(T - T_{0} )}\), của nước trong mỗi lần đo và ghi kết quả theo mẫu Bảng 4.1.
Bảng 4.1. Bảng số liệu thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước
(với: mn = 150,00 g; T0 = 299,0 K; U = 1,60 V; I = 2,50 A)
Lần đo | Δ T = T − T 0 ( K ) | t(s) | cn (J/kg.K) |
1 | 1,0 | 171,00 | 4560 |
2 | 2,0 | 350,00 | 4667 |
3 | 3,0 | 528,00 | 4693 |
– Nhiệt dung riêng trung bình của nước theo biểu thức: \(c= \frac{c_{1}+ c_{2}+c_{3}}{3} = 4640\)
– Tính sai số.
– Kết quả nhiệt dung riêng của nước đo được lớn hơn so với giá trị trong bảng 3.1 (trang 23). Giải thích: trong quá trình làm thí nghiệm có sự mất mát nhiệt lượng, các thao tác có thể chưa được chính xác 100%.
Giải Vật lí 12 trang 31 Chân trời
Thảo luận 2 trang 31 SGK Vật lí 12
Đề xuất phương án khắc phục sai số giữa kết quả nhiệt dung riêng của nước vừa đo được với giá trị trong Bảng 3.1 (trang 23).
Lời giải:
Đề xuất phương án khắc phục sai số:
- Thao tác thực hiện thí nghiệm chính xác.
- Kiểm tra các thiết bị dụng cụ thí nghiệm đảm bảo tối đa không có sự thất thoát nhiệt lượng ra ngoài.
Vận dụng trang 31 SGK Vật lí 12
Đề xuất phương án và thực hiện phương án đo nhiệt dung riêng của một khối kim loại (đồng hoặc nhôm) bằng các dụng cụ thông dụng ở phòng thí nghiệm.
Lời giải:
Đề xuất phương án:
- Đo nhiệt độ ban đầu t0 của khối kim loại.
- Cho dòng điện chạy qua khối kim loại, đo công suất dòng điện (PP) và thời gian dòng điện (t) chạy qua để xác định được nhiệt lượng cung cấp.
- Sau thời gian t trên, đo nhiệt độ t1 của khối kim loại
- Sử dụng công thức để tìm nhiệt dung riêng của khối kim loại.
Giải Vật lí 12 trang 32 Chân trời
Thảo luận 3 trang 32 SGK Vật lí 12
Dựa vào cơ sở lí thuyết và các dụng cụ gợi ý, hãy đề xuất phương án thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá theo các gợi ý sau:
– Xác định các đại lượng trung gian cần đo và dụng cụ để đo các đại lượng này.
– Cách bố trí thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm.
– Dự kiến kết quả cần thu thập và xử lí số liệu.
Lời giải:
* Dụng cụ:
– 1 bình nhiệt lượng kế (có que khuấy).
– Cốc nước đá.
− 1 nhiệt kế có độ chia nhỏ nhất 1 oC.
– 1 chai nước ở nhiệt độ phòng.
– 1 chiếc cân điện tử có độ chia nhỏ nhất 0,01.
* Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1: Điều chỉnh đơn vị đo của cân là g. Đặt bình nhiệt lượng kế (đã gắn nhiệt kế và que khuấy) lên đĩa cân, hiệu chỉnh cân về số 0,00.
Bước 2:
– Nhấc bình nhiệt lượng kể khỏi đĩa cân, rót nước ở nhiệt độ phòng vào bình nhiệt lượng kế (khoảng 2323 bình).
– Đặt bình nhiệt lượng kế chứa nước lên đĩa cân, ghi giá trị khối lượng mn và nhiệt độ ban đầu T0 của nước theo mẫu Bảng 4.2.
– Lặp lại phép đo khối lượng mn của nước thêm hai lần.
Bước 3: Đặt lại bình nhiệt lượng kế chứa nước lên đĩa cân, hiệu chỉnh cân về số 0,00.
Bước 4:
– Nhấc bình nhiệt lượng kế khỏi đĩa cân, cho khối nước đá vào bình nhiệt lượng kế.
– Đậy kín nắp bình nhiệt lượng kế, dùng que khuấy khuấy đều đến khi nước đá tan hết. Ngay khi nhận thấy nước đá vừa tan hết, ghi giá trị nhiệt độ T của nước theo mẫu Bảng 4.2.
Bước 5: Đặt bình nhiệt lượng kế lúc này lên đĩa cân. Ghi giá trị mđ của khối nước đá theo mẫu Bảng 4.2. Lặp lại phép đo khối lượng mđ của khối nước đá thêm hai lần.
Lưu ý: Trong quá trình làm thí nghiệm, tránh làm nước nhỏ xuống khe ở dưới đĩa cân và mặt hiển thị số.
* Báo cáo kết quả thí nghiệm:
Biết nước có nhiệt dung riêng c = 4180 J/kg.K.
- Tính giá trị trung bình của các đại lượng mn, mđ
– Xác định sai số dụng cụ trong phép đo các đại lượng T0, T.
Sai số dụng cụ trong các phép đo T0, T là \(\frac{1+273}{2} = 137K\)(bằng một nửa độ chia nhỏ nhất)
- Tính giá trị nhiệt nóng chảy riêng trung bình của nước đá theo biểu thức 4.2:
– Thiết lập biểu thức tính sai số Δλ của nước đá, từ đó viết kết quả theo quy định.
– Kết quả nhiệt nóng chảy riêng của nước đá đo được nhỏ hơn so với giá trị trong Bảng 1.2 (trang 11). Nguyên nhân gây ra sự sai số do thao tác thí nghiệm, do sự mất mát nhiệt lượng ra môi trường bên ngoài.
Giải Vật lí 12 trang 33 Chân trời
Thảo luận 4 trang 33 SGK Vật lí 12
Đề xuất phương án khắc phục sai số giữa kết quả nhiệt nóng chảy riêng của nước đá vừa đo được với giá trị trong Bảng 1.2 (trang 11).
Lời giải:
Đề xuất phương án khắc phục:
- Thực hiện thao tác chính xác
- Kiểm tra các dụng cụ để đảm bảo tối đa không có sự mất mát nhiệt lượng
Giải Vật lí 12 trang 34 Chân trời
Thảo luận 5 trang 34 SGK Vật lí 12
Dựa vào cơ sở lí thuyết và các dụng cụ gợi ý, hãy đề xuất phương án thí nghiệm đo nhiệt hoá hơi riêng của nước theo các gợi ý sau:
– Xác định các đại lượng trung gian cần đo và dụng cụ để đo các đại lượng này.
– Cách bố trí thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm.
– Dự kiến kết quả cần thu thập và xử lí số liệu.
Lời giải:
* Dụng cụ:
– 1 chiếc cân điện tử có độ chia nhỏ nhất 0,01 g.
− 1 ấm đun nước siêu tốc (loại 1,8 lít),
– 1 đồng hồ đo thời gian có độ chia nhỏ nhất 0,01 s.
– 1 chai nước ở nhiệt độ phòng.
* Tiến hành thí nghiệm:
Bước 1:
– Điều chỉnh đơn vị đo của cân là g. Đặt ấm đun lên đĩa cân (Hình 1.3), hiệu chỉnh cân về số 0,00.
– Nhấc ấm đun khỏi đĩa cân, rót nước từ từ vào ấm đun đến giá trị khoảng 320,00 g.
Bước 2: Đặt ấm đun chứa nước lên đĩa cân, bật công tắc để bắt đầu đun nước. Khi nước vừa sôi, mở nắp ấm đun để nước bay hơi. Khi thấy cân điện tử chỉ 300,00 g thì bắt đầu bấm đồng hồ đo thời gian.
Bước 3:
– Khi thấy số chỉ trên cân điện tử giảm còn 250,00 g (là khối lượng m của phần nước còn lại trong ấm đun) thì ghi nhận thời gian t và khối lượng ra theo mẫu Bảng 4.3.
– Lặp lại phép đo t và m khi số chỉ trên cân điện tử lần lượt giảm còn 200,00 g và 150,00 g.
* Báo cáo kết quả thí nghiệm:
– Tính giá trị của đại lượng L= \(\frac{Pt}{\triangle m}\) trong mỗi lần đo, từ đó tính giá trị trung bình của đại lượng này.
Bảng 4.3. Bảng số liệu thí nghiệm đo nhiệt hoá hơi riêng của nước
(Biết ấm đun nước có công suất P = 1500 W, m0 = 300,00 g)
Lần đo | m(g) | Δm = m0 − m (g) | t(s) | L (J/g) |
1 | 250,00 | 50,00 | 77,00 | 2310 |
2 | 200,00 | 100,00 | 156,00 | 2340 |
3 | 150,00 | 150,00 | 235,00 | 2350 |
Kết quả nhiệt hoá hơi riêng của nước đo được gần đúng với giá trị trong Bảng 1.4 (trang 13). Sai số trong bài toán này ít, nguyên nhân gây ra sai số do thao tác, do dụng cụ.
Thỏa luận 6 trang 34 SGK Vật lí 12
Đề xuất phương án khắc phục sai số giữa kết quả nhiệt hoá hơi riêng của nước vừa đo được với giá trị trong Bảng 1.4 (trang 13).
Lời giải:
Đang cập nhật...
Bài tiếp theo: Giải Vật lí 12 Chân trời sáng tạo bài 5
