Với giải bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật Lí 12 Kết nối tri thức Bài 4.

Giải Vật Lí 12 Kết nối tri thức Bài 4: Nhiệt dung riêng

Giải Vật Lí 12 trang 20

Nhiệt lượng cần để làm nóng 1 kg nước lên thêm 1°C khác với nhiệt lượng cần để làm nóng 1 kg rượu

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Khởi động trang 20 Vật Lí 12: Nhiệt lượng cần để làm nóng 1 kg nước lên thêm 1°C khác với nhiệt lượng cần để làm nóng 1 kg rượu lên thêm 1° C. Đại lượng vật lí nào có thể dùng để mô tả sự khác biệt như trên của các chất khác nhau?

Lời giải:

Nhiệt dung riêng là đại lượng dùng để mô tả sự khác biệt về nhiệt lượng cung cấp cho các chất có khối lượng 1 kg tăng thêm 1 °C.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Hãy tìm ví dụ trong đời sống để minh hoạ cho nội dung trên

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Câu hỏi trang 20 Vật Lí 12: Hãy tìm ví dụ trong đời sống để minh hoạ cho nội dung trên.

Lời giải:

Nội dung trên là: Các hiện tượng quan sát được hằng ngày cho thấy độ lớn của nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Khối lượng của vật.

Ví dụ: Thời gian đun sôi 10 lít nước lâu hơn đun sôi 1 lít nước, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp cho 10 lít nước nhiều hơn, nên nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ phụ thuộc vào khối lượng.

- Độ tăng nhiệt độ của vật.

Ví dụ: Để đun sôi cùng một lượng 5 lít nước từ 20 °C và từ 50 °C sẽ tốn thời gian khác nhau, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp để nước sôi phụ thuộc vào độ tăng nhiệt độ.

- Tính chất của chất làm vật.

Ví dụ: Để làm nóng 1 miếng sắt và 1 miếng nhôm có cùng khối lượng đến một nhiệt độ như nhau sẽ tốn thời gian khác nhau, chứng tỏ nhiệt lượng cần cung cấp khác nhau.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Biết nhiệt dung riêng của nước lớn gấp hơn hai lần của dầu

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Hoạt động 1 trang 21 Vật Lí 12: Biết nhiệt dung riêng của nước lớn gấp hơn hai lần của dầu, tại sao trong bộ tản nhiệt (làm mát) của máy biến thế, người ta lại dùng dầu mà không dùng nước như trong bộ tản nhiệt của động cơ nhiệt?

Lời giải:

Người ta lại dùng dầu mà không dùng nước như trong bộ tản nhiệt của động cơ nhiệt vì:

- Điểm nóng chảy và nhiệt độ sôi của dầu cao hơn so với nước, giúp nó có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mà không cần áp lực cao.

- Dầu không dẫn điện tốt hơn nước, điều này là quan trọng trong bộ tản nhiệt của máy biến thế để tránh nguy cơ hỏng hóc và sự cố điện.

- Dầu ít bay hơi hơn và ít bị bay hơi trong quá trình vận hành, giảm nguy cơ mất nước và cần bổ sung nước định kỳ.

- Dầu cũng có khả năng chống oxy hóa tốt hơn nước, giúp kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Hãy dựa vào giá trị của nhiệt dung riêng của nước và của đất trong Bảng 4.1

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Hoạt động 2 trang 21 Vật Lí 12: Hãy dựa vào giá trị của nhiệt dung riêng của nước và của đất trong Bảng 4.1 để giải thích tại sao ban ngày có gió mát thổi từ biển vào đất liền, ban đêm có gió ấm thổi từ đất liền ra biển.

Lời giải:

Do nhiệt dung riêng của nước và của đất khác nhau nên việc trao đổi nhiệt lượng khác nhau, vật có nhiệt dung riêng nhỏ thì dễ nóng lên và cũng dễ nguội đi.

Vào ban ngày, có ánh sáng mặt trời nên mặt đất dễ nóng lên nhanh hơn so với nước biển, đồng thời lớp không khí ở sát bề mặt đất nóng hơn ở lớp không khí trên cao nên sinh ra hiện tượng đối lưu, dòng khí mát từ biển đẩy vào sinh ra gió mát, ngược lại vào ban đêm không có ánh sáng mặt trời, mặt đất nguội đi nhanh hơn nên dòng khí chuyển động ngược lại ra biển.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Một thùng đựng 20 lít nước ở nhiệt độ 20 °C. Cho khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m^3.

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Hoạt động 3 trang 21 Vật Lí 12: Một thùng đựng 20 lít nước ở nhiệt độ 20 °C. Cho khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m³.

a) Tính nhiệt lượng cần truyền cho nước trong thùng để nhiệt độ của nó tăng lên tới 70 °C.

b) Tính thời gian truyền nhiệt lượng cần thiết nếu dùng một thiết bị điện có công suất 2,5 kW để đun lượng nước trên. Biết chỉ có 80% điện năng tiêu thụ được dùng để làm nóng nước.

Lời giải:

a) Nhiệt lượng: $Q=mc\Delta T=\mathrm{20.4200.}(70-20)=4,{2.10}^{6}J$

b) Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước là:

$Q_{tp}=\frac{Q_{ci}}{H}=\frac{4,{2.10}^6}{80\%}=5,{25.10}^{6}J$

Thời gian cần thiết để đun nước:

$t=\frac{Q_{\mathrm{tp}}}{\text{P}}=\frac{5,{25.10}^6}{2,{5.10}^3}=2100\left(s\right)=\frac{7}{12}h$ = 35 phút.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Hãy trả lời các câu hỏi sau: Từ hệ thức (4.3) cho biết cần đo đại lượng nào để xác định nhiệt dung riêng

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Hoạt động trang 21 Vật Lí 12: Hãy trả lời các câu hỏi sau:

- Từ hệ thức (4.3), cho biết cần đo đại lượng nào để xác định nhiệt dung riêng của nước?

- Nhiệt lượng mà nước trong bình nhiệt lượng kế thu được lấy từ đâu?

- Xác định nhiệt lượng mà nước thu được bằng cách nào?

- Mô tả các bước tiến hành thí nghiệm.

Lời giải:

- Từ hệ thức (4.3), cho biết cần đo đại lượng:

+ Nhiệt độ trước khi đun và sau khi đun để biết được độ tăng nhiệt độ của nước.

+ Thời gian đun, công suất của nguồn điện (để gián tiếp xác định nhiệt lượng của nước).

+ Đo khối lượng nước

Và sử dụng công thức $c=\frac{Q}{m.\Delta T}$ để xác định nhiệt dung riêng của nước.

- Nhiệt lượng mà nước trong bình nhiệt lượng kế thu được lấy từ sự toả nhiệt của nhiệt lượng kế (kèm dây gắn điện trở) khi có dòng điện chạy qua.

- Xác định nhiệt lượng mà nước thu được bằng cách đo công suất của nguồn điện, thời gian thực hiện từ đó xác định nhiệt lượng thông qua công thức $t=\frac{Q_{tp}}{\text{P}}$

- Mô tả các bước tiến hành thí nghiệm.

+ Đổ một lượng nước vào bình nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước, xác định khối lượng nước này.

+ Cắm đầu đo của nhiệt kế vào nhiệt lượng kế.

+ Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện. Bật nguồn điện.

+ Khuấy liên tục để nước nóng đều. Cứ sau mỗi khoảng thời gian 1 phút, đọc công suất dòng điện từ oát kế, nhiệt độ từ nhiệt kế rồi điền kết quả vào vở theo mẫu tương tự Bảng 4.2.

- Tắt nguồn điện.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Vẽ đồ thị nhiệt độ t theo thời gian τ và vẽ đường thẳng đi gần nhất các điểm thực nghiệm

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Hoạt động trang 22 Vật Lí 12: - Vẽ đồ thị nhiệt độ t theo thời gian $\tau$ và vẽ đường thẳng đi gần nhất các điểm thực nghiệm (tham khảo Hình 4.2).

- Chọn hai điểm M, N trên đồ thị, xác định các giá trị thời gian ${\tau }_M,{\tau }_N$và nhiệt độ t_M, t_N tương ứng.

Từ kết quả thí nghiệm thu được, thực hiện yêu cầu sau:

- Tính giá trị trung bình của công suất dòng điện.

- Tính nhiệt dung riêng của nước theo hệ thức:

$c_{H_{2}O}=\frac{Q}{\mathrm{m\Delta t}}=\frac{\overline{\text{P}}({\tau }_N-{\tau }_M)}{m(t_N-t_M)}$

- Xác định sai số của phép đo nhiệt dung riêng của nước.

- So sánh kết quả đo với nhiệt dung riêng của nước ở Bảng 4.1 và giải thích tại sao có sự sai khác (nếu có).

Lời giải:

- Giá trị trung bình của công suất dòng điện:

$\text{P}=\frac{15,04+15,07+15,03+15,94+15,84+15,94+15,94}{7}=15,54W$

- Nhiệt dung riêng của nước:

$c_{H_{2}O}=\frac{Q}{\mathrm{m\Delta t}}=\frac{\overline{\text{P}}({\tau }_N-{\tau }_M)}{m(t_N-t_M)}=\frac{15,54.(400-100)}{0,15.(33-25,5)}=4144$ J/kg.K

- Sai số của phép đo: 4200 – 4144 = 56 J/kg.K

- Kết quả thí nghiệm nhỏ hơn một chút so với nhiệt dung riêng của nước ở bảng 4.1 vì:

+ Sai số trong thiết bị đo lường: Có thể có sai số do sai lệch trong thiết bị đo lường, chẳng hạn như sai số từ cảm biến nhiệt độ hoặc thiết bị đo thể tích.

+ Điều kiện thực nghiệm không hoàn hảo: Trong điều kiện thực tế, không thể tạo ra điều kiện hoàn hảo như trong điều kiện tiêu chuẩn. Các yếu tố như áp suất, độ ẩm, và sự dao động nhiệt độ trong quá trình thí nghiệm cũng có thể ảnh hưởng đến kết quả đo.

+ Sai số trong phương pháp đo lường: Phương pháp đo lường có thể không chính xác hoặc không chính xác khi áp dụng vào điều kiện cụ thể.

+ Sự biến đổi tự nhiên của nhiệt dung riêng của nước: Nhiệt dung riêng của nước có thể thay đổi dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau, như nhiệt độ, áp suất, và độ tinh khiết. Do đó, kết quả đo được có thể khác biệt so với giá trị thực tế ở điều kiện tiêu chuẩn.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Xác định được nhiệt dung riêng của một chất

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Em có thể trang 23 Vật Lí 12: Xác định được nhiệt dung riêng của một chất

Lời giải:

Xác định được nhiệt dung riêng của một số chất khi biết nhiệt lượng truyền cho vật có khối lượng m, làm cho vật có độ tăng nhiệt độ xác định.

Ví dụ: Nhiệt lượng dùng để đun 2 lít chất lỏng từ nhiệt độ 20 ^oC đến 100 ^oC là 672000J. Xác định nhiệt dung riêng của chất lỏng đó và xem chất lỏng đó là chất gì.

Nhiệt dung riêng của chất lỏng:

$c=\frac{Q}{m.\Delta t}=\frac{672000}{2.(100-20)}=4200J/kg.K$

Chất lỏng này là nước.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác:

Dùng khái niệm nhiệt dung riêng để giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan

Giải Vật Lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng - Kết nối tri thức

Em có thể trang 23 Vật Lí 12: Dùng khái niệm nhiệt dung riêng để giải thích các hiện tượng thực tế có liên quan.

Lời giải:

Nước là chất có nhiệt dung riêng lớn hơn nhiều so với các chất lỏng thông thường khác. Nhờ đó, nước có vai trò quan trọng đối với đời sống con người. Khoảng 70% bề mặt của Trái Đất được bao phủ bởi nước. Nhờ có nhiệt dung riêng lớn nên lượng nước này có thể hấp thụ lượng nhiệt khổng lồ của năng lượng mặt trời mà vẫn giữ cho nhiệt độ của bề mặt Trái Đất tăng không nhanh và không nhiều, tạo điều kiện thuận lợi cho sự sống của con người và các sinh vật khác. Cũng nhờ có nhiệt dung riêng lớn mà nước biển nóng lên và nguội đi chậm hơn các vùng đất xung quanh. Do sự ổn định này của nhiệt độ nước biển mà các đảo và các vùng đất ven biển có khí hậu tương đối ôn hoà, thích hợp với con người.

Cũng nhờ có nhiệt dung riêng lớn mà nước thường được dùng trong các thiết bị làm mát của động cơ nhiệt.

Lời giải bài tập Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng hay khác: