1/ Một cốc đựng nước.
2/ Một đầu điện trở đun nước.
4/ Một giá thực nghiệm.
5/ Một máy bơm tay để bơm khí tạo áp suất thấp trên máy cĩ đồng hồ hiển thị giá trị áp suất với đơn vị mbar. Khi bơm ta cầm máy bơm như hình vẽ bĩp mạnh cần "a" và thả nhanh để đẩy khí trong bầu máy bơm ra ngồi. Muốn đưa khí vào bầu ta bĩp cần "b".
6/ Ống chứa nước tạo mơi trường nhiệt.
7/ Ống thí nghiệm.
Trên ống cĩ khắc thuớc đo vạch nhỏ nhất 1mm. Trong ống cĩ một giọt thủy ngân để tạo thể tích của ống, dưới giọt thủy ngân là một bình kín chứa khơng khí. Ở đầu ống cĩ một bầu chứa chất hút ẩm. Đầu ống được nối với máy bơm.
Nếu kim máy bơm chỉ số 0 thì khơng khí chứa trong ống thí nghiệm trên giọt thủy ngân tạo nên một áp suất bằng áp suất của khí quyển p0.
Khi đĩ áp suất p của khơng khí trong bình dưới giọt thủy ngân là:
p = p0 + pH (6)
Với:
* pH là áp suất do giọt thủy ngân tác dụng lên khơng khí dưới giọt thủy ngân
pH = P S
* P là trọng lượng của giọt thủy ngân và S tiết diện của ống thí nghiệm. pH = mg S = ρH . V S. g = ρH S l S . . g Vậy pH =ρH . g. l (7) Với: * ρH = 13595 Kg/m3 là khối lượng riêng của thủy ngân.
* g = 9,8 m/s2 là gia tốc trọng trường.
Ta cĩ áp suất do giọt thủy ngân tạo ra:
pH =ρH . g. l = 13595 x 9,8 x 0,0125 = 1665 N/m2 pH = 0,01665 bar = 16,65 mbar.
ở Đà Lạt áp suất khí quyển khoảng: p0 = 913,25 mbar.
Nếu dùng máy bơm hút bớt đi một lượng khí ở trong ống thí nghiệm trên giọt thủy ngân. Khi giọt thủy ngân ở trạng thái cân bằng, áp suất của khơng khí ở dưới giọt thủy ngân giảm đi một lượng ∆p.
p = p0 + pH - ∆p
Hay p = 930 - ∆p (mbar) (8)
Giá trị của ∆p đọc trên đồng hồ của máy bơm.
Vậy trong thí nghiệm áp suất của khơng khí chứa trong ống thí nghiệm dưới giọt thủy ngân được tính theo biểu thức (9).
Ta cĩ thể tích của khơng khí dưới giọt thủy ngân: V = S. h = π. d2
4 . h
Với: * d = 0,27 cm là đường kính trong của ống thí nghiệm. * h là chiều cao của phần ống thí nghiệm dưới giọt thủy ngân. Vây: V = π. ,(0 27) . 4 2 h = 0,0573 .h (cm3). V = 0,0573. h (cm3 ) (9)
Vậy thể tích của khối khơng khí thí nghiệm được xác định theo biểu thức (10)
IV. THỰC HÀNH:
Khi sử dụng máy bơm ta bĩp cần "a" và thả nhanh kêu lên tiếng xì là được. Muốn tăng áp suất thấp ta bơm tiếp tương tự. Muốn giảm áp suất thấp tức đưa lượng khí vào máy bơm ta kéo nhẹ cần "b".
Đọc nhiệt độ của khối khơng khí trên nhiệt kế t = ...0C.
Dùng máy bơm thay đổi ∆p và đọc chiều cao h của khối khơng khí dưới giọt thủy ngân. Dùng cơng thức (8) và (9) để tính: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dùng định luật Boyle - Mariotte để giải thích bảng trên và nhận xét:
Nghiệm lại phương trình trạng thái khí lý tưởng.
Lấy khoảng 2/3 cốc nước . Dùng điện trở đun nước. Sao cho nhiệt độ đun nước khoảng 700C. Lấy ống đựng nước tạo mơi trường nhiệt ra khỏi giá thí nghiệm, Đổ nước đã đun nĩng vào ống rồi gắn lại trên giá thí nghiệm như cũ.
Chú ý: cẩn thận nước nĩng.
Đọc nhiệt độ bằng nhiệt kế.
Dùng máy bơm để đo áp suất p và thể tích V của khối khơng khí ở dưới giọt thủy ngân tương ứng với các nhiệt độ sau: 650C , 600C ,550C , 500C, 450C, Dùng cơng thức sau để đổi ra nhiệt độ tuyệt đối:
T = t0C + 273. Trình bày thí nghiệm theo bảng sau:
∆p h t P V T p.V/T
(mbar) (cm) (0 C) (mbar) (cm3 ) K (mbar.cm3.K-1 )
Dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng:
pV
T = const Để giải thích bảng trên và nhận xét.
Câu hỏi chuẩn bị:
1/ Trình bày định luật Boyle - Mariotte.
2/ Trình bày định luật Charles.
4/ Trình bày phương trình trạng thái khí lý tưởng.
5/ Giá trị áp suất ∆p đọc trên máy bơm cĩ phải là áp suất của khơng khí trong máy bơm khơng ?
BÀI 5. ĐO NHIỆT HĨA HƠI CỦA NƯỚC
I. LÝ THUYẾT:
Giả sử ta cĩ một khối nước m2 ở nhiệt độ t2 được đem trộn vào một khối nước m1 ở nhiệt độ t1 với t1 < t2 . Kết quả cả hai khối nước m1
và m2 cân bằng ở nhiệt độ tM . với t1 < tM < t2
Như vậy khối lượng nước m2 đã tỏa ra một nhiệt lượng. ∆ Q2 = C m2 (t2 - tM )
Với C là nhiệt dung riêng của nước.
Ngược lại khối lượng nước m1 đã hấp thu một nhiệt lượng. ∆ Q2 = C m1 (tM - t1 )
Nếu hệ hồn tồn cách nhiệt thì theo định luật bảo tồn năng lượng ta cĩ:
∆ Q2 = ∆ Q1
Gọi QD là nhiệt lượng cần cung cấp cho một khối lượng m2 nước hĩa thành hơi ở nhiệt độ sơi tS thì nhiệt lượng cung cấp cho 1Kg nước hĩa thành hơi ở nhiệt độ sơi tS sẽ là:
qD = Q
m D
2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo định luật bảo tồn năng lượng một khối lượng m2 hơi nước ngưng tụ lại nĩ cũng tỏa ra một nhiệt lượng bằng QD.
Trong thí nghiệm này chúng ta cho m2 khối lượng hơi nước ở nhiệt độ sơi tS vào một khối lượng m1 nước chứa trong một bình nhiệt lượng kế ở nhiệt độ t1 . Nhiệt độ cân bằng ở hệ là tM .
Vậy nhiệt lượng mà khối lượng nước m1 nhận được là: ∆ Q1 = C m1 (tM - t1 )
∆ Q2 = C m2 (tS - tM) + m2 qD
Theo định luật bảo tồn năng lượng ta phải cĩ ∆Q1 = ∆Q2 , tức là :
C m1 (tM - t1 ) = C m2 (tS - tM) + m2 qD
Suy ra nhiệt hĩa hơi riêng của nuớc ở nhiệt độ sơi tqD S : = qD Cm t( t ) m M 1 2 − 1 - C (tS - tM) (1) Do nhiệt lượng của m2 khối lượng hơi nước tỏa ra cịn cung cấp một phần cho bình nhiệt lượng kế. Cho biết đương lượng bằng nước của nhiệt lượng kế m0 = 0,023 Kg.
Vậy cơng thức (1) được viết lại: = qD m m m 1 2 + 0 . C (tM - t1 ) - C (tS - tM) (2) II. DỤNG CỤ: 1/ Một cốc đựng nước. 2/ Một xy ranh. 3/ Một nhiệt kế. 4/ Một giá thí nghiệm. 5/ Một bình đun.
6/ Một ghế nhỏ cĩ thể thay đổi độ cao bằng cách vặn ốc V.
7/ Một bếp điện hiệu thế 220 V.
8/ Một ống tách nước.
9/ Một cân cĩ độ chính xác 0,1 g.
10/ Một bình nhiệt lượng kế.
Nắp bình nhiệt lượng kế gắn chặt với vỏ bình bằng 2 lị xo.