Giải Vật Lí 12 (Chân trời sáng tạo) Bài 4: Thực hành đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

Giải bài tập Vật Lí 12 Bài 4: Thực hành đo nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

Mở đầu trang 29 Vật Lí 12: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hóa hơi riêng là các đại lượng vật lí đặc trưng cho một chất khí 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​

Câu hỏi 1 trang 30 Vật Lí 12: Dựa vào cơ sở lí thuyết và các dụng cụ gợi ý, hãy để 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 tiền hành thí nghiệm.

- Dự kiến kết quả cần thu thập và xử lí số liệu.

Lời giải:

Đại lượng cần đo:

Khối lượng nước nóng (m1)

Khối lượng nước lạnh (m2)

Nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t1)

Nhiệt độ ban đầu của nước lạnh (t2)

Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp (t)

Cách bố trí thí nghiệm:

1. Cho nước nóng vào bình cách nhiệt.
2. Đặt nhiệt kế vào bình cách nhiệt và đo nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t1).
3. Cân m1 gam nước nóng.
4. Cho nước lạnh vào nhiệt lượng kế.
5. Đặt nhiệt kế vào nhiệt lượng kế và đo nhiệt độ ban đầu của nước lạnh (t2).
6. Cân m2 gam nước lạnh.
7. Đổ nhanh nước nóng vào nhiệt lượng kế, khuấy đều và ghi lại nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp.

Cách tiến hành thí nghiệm:

1. Rửa sạch và lau khô các dụng cụ.
2. Chuẩn bị nước nóng và nước lạnh.
3. Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ.
4. Thực hiện các bước đo theo hướng dẫn.
5. Ghi chép cẩn thận các kết quả đo.

Dự kiến kết quả:

• Nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp nằm giữa t1 và t2.
• Nhiệt lượng mà nước nóng tỏa ra bằng nhiệt lượng mà nước lạnh thu vào.​

Câu hỏi 2 trang 31 Vật Lí 12: Để 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:

Phương án khắc phục sai số: giảm thiểu sai số ngẫu nhiên, khắc phục sai số hệ thống​

Vận dụng trang 31 Vật Lí 12: Để 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:

Dụng cụ:

• Nhiệt lượng kế
• Cân
• Nhiệt kế
• Nước nóng
• Khối kim loại
• Bình cách nhiệt
• Giá đỡ
• Đồng hồ bấm giây

Đại lượng cần đo:

• Khối lượng nước nóng (m₁)
• Khối lượng kim loại (m₂)
• Nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t₁)
• Nhiệt độ ban đầu của kim loại (t₂)
• Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp (t)

Cách bố trí thí nghiệm:

1. Cho nước nóng vào bình cách nhiệt.
2. Đặt nhiệt kế vào bình cách nhiệt và đo nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t₁).
3. Cân m₁ gam nước nóng.
4. Đặt khối kim loại vào giá đỡ.
5. Đun nóng kim loại đến nhiệt độ t₂ (có thể sử dụng đèn cồn hoặc bếp điện).
6. Cân m₂ gam kim loại.
7. Đổ nhanh kim loại vào bình cách nhiệt, khuấy đều và ghi lại nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp.

Cách tiến hành thí nghiệm:

1. Rửa sạch và lau khô các dụng cụ.
2. Chuẩn bị nước nóng và đun nóng kim loại.
3. Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ.
4. Thực hiện các bước đo theo hướng dẫn.
5. Ghi chép cẩn thận các kết quả đo.

Dự kiến kết quả:

• Nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp nằm giữa t₁ và t₂.
• Nhiệt lượng mà nước nóng tỏa ra bằng nhiệt lượng mà kim loại thu vào.​

Câu hỏi 3 trang 32 Vật Lí 12: Dựa vào cơ sở lí thuyết và các dụng cụ gợi ý, hãy để 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:

• Nhiệt lượng kế
• Cân
• Nhiệt kế
• Nước nóng
• Khối kim loại
• Bình cách nhiệt
• Giá đỡ
• Đồng hồ bấm giây

Đại lượng cần đo:

• Khối lượng nước nóng (m1)
• Khối lượng kim loại (m2)
• Nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t1)
• Nhiệt độ ban đầu của kim loại (t2)
• Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp (t)

Cách bố trí thí nghiệm:

1. Cho nước nóng vào bình cách nhiệt.
2. Đặt nhiệt kế vào bình cách nhiệt và đo nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t1).
3. Cân m1 gam nước nóng.
4. Đặt khối kim loại vào giá đỡ.
5. Đun nóng kim loại đến nhiệt độ t2 (có thể sử dụng đèn cồn hoặc bếp điện).
6. Cân m2 gam kim loại.
7. Đổ nhanh kim loại vào bình cách nhiệt, khuấy đều và ghi lại nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp.

Cách tiến hành thí nghiệm:

1. Rửa sạch và lau khô các dụng cụ.
2. Chuẩn bị nước nóng và đun nóng kim loại.
3. Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ.
4. Thực hiện các bước đo theo hướng dẫn.
5. Ghi chép cẩn thận các kết quả đo.

Dự kiến kết quả:

• Nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp nằm giữa t1 và t2.
• Nhiệt lượng mà nước nóng tỏa ra bằng nhiệt lượng mà kim loại thu vào.​

Câu hỏi 4 trang 33 Vật Lí 12: Để 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:

Phương án khắc phục sai số: giảm thiểu sai số ngẫu nhiên, khắc phục sai số hệ thống​

Câu hỏi 5 trang 6 Vật Lí 12: Dựa vào cơ sở lí thuyết và các dụng cụ gợi ý, hãy để xuất phương án thí nghiệm đo nhiệt hóa 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:

Đại lượng cần đo:

• Khối lượng nước nóng (m1)
• Khối lượng nước đá (m2)
• Nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t1)
• Nhiệt độ ban đầu của nước đá (t2 = 0°C)
• Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp (t)

Cách bố trí thí nghiệm:

1. Cho nước nóng vào bình cách nhiệt.
2. Đặt nhiệt kế vào bình cách nhiệt và đo nhiệt độ ban đầu của nước nóng (t1).
3. Cân m1 gam nước nóng.
4. Cho nước đá vào giá đỡ.
5. Cân m2 gam nước đá.
6. Đổ nhanh nước đá vào bình cách nhiệt, khuấy đều và ghi lại nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp.

Cách tiến hành thí nghiệm:

1. Rửa sạch và lau khô các dụng cụ.
2. Chuẩn bị nước nóng và nước đá.
3. Bố trí thí nghiệm theo sơ đồ.
4. Thực hiện các bước đo theo hướng dẫn.
5. Ghi chép cẩn thận các kết quả đo.

Dự kiến kết quả:

• Nhiệt độ cân bằng (t) của hỗn hợp nằm giữa t1 và 0°C.
• Nhiệt lượng mà nước nóng tỏa ra bằng nhiệt lượng mà nước đá thu vào.​

Câu hỏi 6 trang 34 Vật Lí 12: Để xuất phương án khắc phục sai số giữa kết quả nhiệt hóa hơi riêng của nước vừa đo được với giá trị trong bảng 4.1 (trang 13)

Lời giải:

Phương án khắc phục sai số: giảm thiểu sai số ngẫu nhiên, khắc phục sai số hệ thống​