Hiểu được các khái niệm quá trình chuyển pha, nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy.
Xác định được nhiệt nóng chảy của nước đá.
II. TÓM TẮT LÍ THUYẾT 1. Khái niệm chung
Khi nhận nhiệt từ môi trường, nhiệt độ của vật sẽ tăng lên. Nhiệt độ cần cung cấp cho một đơn vị khối lượng của một chất để nó tăng lên 1K gọi là nhiệt dung riêng của chất đó.
Vật nhận nhiệt độ từ môi trường nhưng nhiệt độ của nó không tăng. Nhiệt lượng nhận được khi đó sẽ được dùng cho quá trình
chuyển pha.
Đối với chất rắn, khi nhiệt độ được truyền cho vật thì nhiệt độ của vật sẽ tăng lên
cho đến khi vật rắn bắt đầu nóng chảy. Nếu tiếp tục truyền nhiệt lượng thì nhiệt độ của vật không tăng nữa mà nhiệt lượng được truyền đó có tác dụng phá vỡ mạng tinh thể của vật rắn, làm cho vật rắn bắt đầu chuyển sang thể lỏng.
Nhiệt nóng chảy của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp cho một đơn vị khối
lượng chất ấy nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy. Đơn vị: J/kg.
2. Xác định nhiệt nóng chảy của nước đá
Để xác định nhiệt nóng chảy của nước đá, ta lấy một khối nước đá có khối lượng m1, có nhiệt độ 0
1 0
T = C cho vào khối nước lã có khối lượng m2, nhiệt độ là T2. Nước lã sẽ truyền nhiệt cho
khối nước đá, làm cho khối nước đá tan. Kết thúc quá trình, khi hệ ở trạng thái cân bằng, nhiệt độ của hệ đạt được là T.
Coi như hệ là cô lập, khi đó năng lượng của hệ được bảo toàn. Ta có:
41
Hình 19. Sơ đồ trao đổi nhiệt
Hình 18: Bộ thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy của nước đá
( ) ( ) ( )
1 1 1 2 2 * 2 0
mλ +m C T T− +m C T T− +mC T T− =
Trong đó:
m: khối lượng của nhiệt lượng kế và que khuấy C: Nhiệt dung riêng của nước. C =4,186kJ kg K/ .
λ: Nhiệt nóng chảy của nước đá *
C : Nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế và que khuấy
Với nhiệt lượng kế của phòng thí nghiệm, ta có thể coi nhiệt lượng kế và que khuấy là tương đương với 20g nước ở nhiệt độ của nước ban đầu. Khi đó:
( ) ( ) 2 2 1 1 * m m C T T C T T m λ= + − + − với * 20m = g
Nếu trong trường hợp không tính đến sự đóng góp của nhiệt lượng kế và que khuấy thì phương trình cân bằng nhiệt sẽ là: ( ) ( ) 1 1 1 2 2 0 mλ +m C T T− +m C T T− = hay: 2 ( ) ( ) 2 1 1 m C T T C T T m λ = − + − III. THỰC HÀNH
1. Các chú ý khi dùng nhiệt lượng kế
- Nhiệt lượng kế có thành cách nhiệt, cấu tạo như một phích nước
- Không được làm rơi hoặc va chạm mạnh. Không được để các vật nặng lên nhiệt lượng kế
- Trên nắp nhiệt lượng kế có một lỗ nhỏ để cắm nhiệt kế, một vợt được sử dụng để khuấy hỗn hợp nước đá cho hỗn hợp đồng đều.
2. Các chú ý khi dùng cân
- Chú ý khối lượng lớn nhất mà cân có thể cân được - Không được để rây nước vào cân
- Cân có 2 mức chính xác.
- Khi tắt cân, nhấn vào nút ON/OFF cho đến khi xuất hiện chữ OFF.
3. Xác định nhiệt nóng chảy của nước đá
- Đặt nhiệt lượng kế (không có nắp) lên bàn cân. Ghi giá trị khối lượng m của nhiệt lượng kế. Phép đo lặp lại 3 lần
Hình 20. Thiết bị xác định nhiệt nóng chảy Nhiệt lượng kế Bình nhiệt lượng kế Que khuấy Đá
- Đổ khoảng 150 – 200 ml nước vào bình nhiệt lượng kế (1/2 bình). Cân khối lượng m2+m. Lặp lại 3 lần
- Đậy nắp nhiệt lượng kế lại, cắm nhiệt kế vào. Dùng que khuấy để khuấy đều trong khoảng 2 đến 3 phút. Ghi lại nhiệt độ ban đầu của nước: T2. Lặp lại 3 lần, mỗi lần cách nhau 30s.
- Mở nắp nhiệt lượng kế, cho khoảng 50g đá ở nhiệt độ 0 1 0
T = C vào.
- Đóng nắp nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào. Khuấy đều hỗn hợp trong nhiệt lượng kế cho đến khi đá tan hết. Đo nhiệt độ của hệ từ lúc bắt đầu khuấy cho đến khi hệ đạt nhiệt độ ổn định thì ngừng đo. Nhiệt độ T cuối cùng được xác định 3 lần. Mỗi lần đo nhiệt độ cách nhau 30s.
- Rút nhiệt kế ra, bỏ nắp nhiệt lượng kế. Chú ý hơi nước bám trên nhiệt kế và nắp nhiệt lượng kế cần phải thu hồi lại cho vào bình nhiệt lượng kế.
- Đo khối lượng m m+ 1+m2. Lặp lại 3 lần.
- Tính nhiệt nóng chảy của nước đá theo công thức:
( ) ( ) 2 2 1 1 * m m C T T C T T m λ= + − + −
- Tính sai số và ghi kết quả. Rút ra nhận xét.
Kết quả: - Xác định khối lượng Lần TN m m2+m m2 m m+ 1+m2 m1 Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB Sai số - Xác định nhiệt độ: Lần TN T1 T2 T 1 2 3 TB 43
Sai số
- Tính sai số: δ =...
Bài 3. XÁC ĐỊNH NHIỆT DUNG RIÊNG CỦA CHẤT RẮN