Nhiệt dung bình trong bài trộn nước: không được bỏ phần bình nhận nhiệt

Vật lý 12 · Ôn tập kiến thức THPT

Bình nhận nhiệt C(T−T_lạnh) nếu ban đầu cùng nhiệt độ với nước lạnh. C là nhiệt dung cả bình, đơn vị J/K; chỉ khi biết khối lượng bình mới suy được nhiệt dung riêng của vật liệu.

Trong bình chứa0,20kg nước20°C, thêm0,10kg nước60°C. Nhiệt độ cân bằng30°C; cho c=4200J/(kg·K), cách nhiệt, không bay hơi. Nước nóng tỏa0,10·4200·(60−30)=12600J. Nước lạnh nhận0,20·4200·(30−20)=8400J. Phần còn lại4200J làm bình tăng10K, nên C=420J/K.

Lập phương trình trước khi tính: m_nc(T_n−T)=m_lc(T−T_l)+C(T−T_l). Từ đó C=[m_nc(T_n−T)−m_lc(T−T_l)]/(T−T_l). Mẫu chỉ hợp lệ khi T khác T_l. C không âm; nếu ra âm, kiểm dữ liệu, nhiệt độ ban đầu của bình và thất thoát, không lấy trị tuyệt đối để ép một vật liệu có thật.

Tự luyện kiểm cùng bình: nước lạnh0,20kg và bình đều20°C, thêm0,10kg nước80°C. Với C trên, cân bằng cho T=[0,10·4200·80+(0,20·4200+420)·20]/(0,30·4200+420)=35°C. Kiểm hai vế: nước nóng tỏa18900J; nước lạnh và bình nhận1260·15=18900J.

Bỏ bình sẽ dự báo40°C ở lượt tự luyện, lệch5°C. Nếu bình ban đầu không cùng nước lạnh, dùng C(T−T_bình), không gộp vào khối lượng nước lạnh. Nếu có nắp, nhiệt kế hay que khuấy đáng kể, C đo được thường là nhiệt dung tổng của các bộ phận cùng đổi nhiệt; không tự gán riêng cho vỏ bình. Dữ liệu một lượt cho một mô hình; lượt kiểm thứ hai giúp phát hiện mô hình không phù hợp.

Đọc tiếp: Nhiệt dung riêng · Cân bằng nhiệt.