Đo nhiệt dung riêng bằng hai khối lượng: tách phần bình cùng nóng

Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT

P_hữu ích=(mc+C_bình)·dT/dt. Hai khối lượng khác nhau tạo hai phương trình để tách nhiệt dung riêng của chất khỏi phần bình; không lấy toàn bộ nhiệt lượng chia cho mc rồi coi bình vô hình.

Cho hai lượt với cùng bình, cùng chất lỏng, công suất nhiệt thực sự vào hệ100W. Lượt1: m₁=0,10kg, nhiệt độ tăng đều0,20K/s. Lượt2: m₂=0,20kg, tăng0,125K/s. Bỏ bay hơi, không chuyển thể; so ở cùng khoảng nhiệt độ để c và hao phí không đổi.

Tổng nhiệt dung lượt1 là100/0,20=500J/K; lượt2 là100/0,125=800J/K. Do đó0,10c+C=500 và0,20c+C=800. Trừ hai phương trình:0,10c=300, suy ra c=3000J/(kg·K) và C=200J/K.

Kiểm thế lại:0,10·3000+200=500;0,20·3000+200=800. Nhân với tốc độ tăng nhiệt của từng lượt đều ra100W. c dương,C dương, phù hợp vật thụ động. Dấu phải lấy hiệu hai tổng nhiệt dung cùng thứ tự với hiệu hai khối lượng, không đảo một vế làm c âm.

Tự luyện: tăng khối lượng lên0,30kg trong cùng mô hình. Tổng nhiệt dung1100J/K, độ dốc dự báo100/1100≈0,09091K/s. Nếu chỉ dùng m₂c và bỏ bình, c_app=800/0,20=4000J/(kg·K), lớn hơn c đúng.

Không lấy công suất điện ghi trên nhãn làm P_hữu ích nếu chưa xét thất thoát. Nếu công suất hữu ích thay đổi giữa hai lượt, hai phương trình không còn cùng tử100 và cách trừ này không xác định riêng c,C như trên. Các độ dốc là đại lượng đo trong miền phù hợp, không phải một đường tăng nhiệt mãi đến sôi. Đơn vị W/(K/s)=J/K; chia tiếp khối lượng mới ra J/(kg·K).

Đọc tiếp: Nhiệt dung riêng · Cân bằng nhiệt.