Bật rồi tắt nguồn nhiệt: dùng hai độ dốc để đo nhiệt dung hệ

Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT

So độ dốc ngay trước và sau khi tắt ở cùng nhiệt độ: C·s_bật=P_điện−P_mất, C·s_tắt=−P_mất. Trừ hai phương trình để loại hao phí; độ dốc nguội có dấu âm.

Một hệ không chuyển pha, nhiệt dung tổng C gần như không đổi. Khi cấp150W, nhiệt độ đang tăng0,20K/s. Tắt nguồn và đo gần cùng nhiệt độ, hệ nguội với độ dốc−0,10K/s; công suất mất nhiệt coi như cùng giá trị ở hai khoảng ngắn.

Lấy C(0,20−(−0,10))=150, được C=500J/K. Từ lượt tắt: P_mất=−C·(−0,10)=50W. Khi bật, chỉ100W làm tăng nhiệt của hệ, 50W truyền ra môi trường.

Kiểm:500·0,20=100W, cộng hao phí50W đúng150W; khi tắt500·(−0,10)=−50W, đúng năng lượng hệ giảm. Nếu cộng hai độ dốc như0,20−0,10 sẽ suy C=1500J/K, sai do làm mất dấu nguội.

Tự luyện: nếu nguồn tăng lên200W tại cùng nhiệt độ và điều kiện, độ dốc nóng (200−50)/500=0,30K/s. Nếu công suất cấp50W, trong mô hình hệ giữ nhiệt độ vì cấp bù hao phí, không có nghĩa vật đã “không chứa nội năng”.

C vừa tìm là nhiệt dung tổng của mẫu, bình và bộ phận cùng tăng nhiệt. Muốn tìm c riêng cần trừ phần bình rồi chia khối lượng. Không dùng độ dốc nguội ở nhiệt độ rất khác: hao phí thường phụ thuộc chênh nhiệt với phòng. Cũng không kéo đường thẳng tăng nhiệt đến sôi rồi tiếp tục dùng cùng phương trình cho chuyển pha. Phép trừ hữu ích vì khai thác hai trạng thái cùng điều kiện, không phải mọi cặp đường cong bất kỳ đều cho một thông số đúng.

Đọc tiếp: Nhiệt dung riêng · Cân bằng nhiệt.