1. Mục đích

Xác định nhiệt dung riêng của nước bằng phương pháp đun nước bằng bếp điện (dùng bộ đun điện có công suất xác định).

Luyện kỹ năng đo, ghi và xử lý số liệu: lập bảng, vẽ đồ thị t theo τ, tính trung bình và ước lượng sai số.

2. Dụng cụ

• Bình nhiệt lượng kế (có lớp cách nhiệt) kèm nắp có gắn điện trở đốt.
• Nguồn điện 1 chiều hoặc bộ nguồn có đồng hồ đo công suất (hoặc dùng Vôn kế và ampe kế để xác định công suất P = U.I) để xác định công suất điện P của điện trở.
• Nhiệt kế điện tử (hoặc cặp nhiệt điện) độ phân giải ≈ 0,1°C.
• Cân điện tử (đo khối lượng nước).
• Cốc đong, thìa khuấy, dây nối, đồng hồ bấm giây.
• Ghi chú: cách nhiệt tốt giúp giảm sai số do truyền nhiệt ra môi trường.

3. Lý thuyết và công thức chính

Nhiệt lượng cần truyền để làm tăng nhiệt độ một khối chất:

Q = mcΔt

với m (kg), c (J·kg⁻¹·K⁻¹), Δt (K hay °C).

Khi dùng bộ đun điện có công suất P chạy trong thời gian Δτ, năng lượng điện phát ra: 

Q = PΔτ.

Giả sử tất cả năng lượng điện truyền vào nước (và phần lớn vào mẫu), ta có:

PΔτ = mcΔt

Trong thực nghiệm biểu diễn t theo τ (điểm nhiệt độ theo thời gian) ta thường chọn hai điểm \(M(t_M, τ_M) \text{và} N(t_N, τ_N)\)  nằm trên đoạn tuyến tính tránh vùng đầu (trục số ban đầu có dao động). Khi đó:

\( c = \frac{P(τ_N - τ_M)}{m(t_N - t_N)}\)

4. Thiết kế phương án thí nghiệm (các bước chi tiết)

Chuẩn bị:

Cân lượng nước cần dùng → ghi m (kg). Đổ nước vào bình nhiệt lượng kế.

Đặt nhiệt kế trong nước (không chạm đáy), lắp hoàn chỉnh hệ thống đun.

Xác định công suất điện P của nguồn/điện trở (có thể dùng Vôn kế cùng ampe kế rồi áp dung P = U . I hoặc đọc công suất trên bộ đo công suất). Ghi P (W).

Tiến hành đo:

• Ghi lại nhiệt độ ban đầu τ = 0
• Bật nguồn, bắt đầu đếm thời gian τ. Khuấy nhẹ và đều trong suốt thí nghiệm để nhiệt độ trong bình đồng nhất.
• Ghi nhiệt độ t theo các thời điểm 𝜏 đều nhau (ví dụ mỗi 60 s). Ghi ít nhất 6–8 cặp (τ,t) trải đều trong khoảng tăng nhiệt.
• Tắt nguồn sau khi đủ số mẫu.

Ghi bảng dữ liệu (mẫu bên dưới). 

Vẽ đồ thị t theo τ. ( mẫu minh họa bên dưới)

Áp dụng công thức:

\( c = \frac{P(τ_N - τ_M)}{m(t_N - t_N)}\)

Giả sử khối lượng nước 

m=0,15 kg.

Chọn M: \(τ_M = 120 s, t_M = 25,4 °C\).

Chọn N: \(τ_N = 420 s, t_N = 33,8 °C\).

Công suất trung bình 

\(\overline{P} ≈ 15,04 W\) (có thể lấy trung bình các P).

Δτ = 420 - 120 = 300s, Δt = 33,8 - 25,4 = 8,4°C

\( c = \frac{15,04 . 300}{1,5 . 8,4} ≈ 3581 J/Kg.K\)

Nhận xét: Kết quả thấp hơn 4200 vì có tổn thất nhiệt ra môi trường.

Đang tải câu hỏi...