Đo nhiệt lượng: Trộn nóng và lạnh

1 · Dự đoán

Thả một khối nhôm nóng vào trong nước lạnh hơn. Nếu bạn sử dụng một khối nhôm lớn hơn (khối lượng lớn hơn) ở cùng nhiệt độ ban đầu thì nhiệt độ cân bằng cuối cùng tăng hay giảm?

2 · Thiết lập

  1. Mở cài đặt trước hỗn hợp nóng-lạnh và nhấn Reset. 1 kg nước có nhiệt độ 290 K (vật 1) sẽ trộn lẫn với khối nhôm có nhiệt độ 400 K (vật 2).
  2. Kích hoạt tính năng đọc nhiệt độ cân bằng.
  3. Đặt khối lượng của khối nhôm cho mỗi lần thử và ghi lại nhiệt độ cân bằng.

3 · Thu thập dữ liệu

Khối lượng nhôm m₂ (kg)Nhiệt độ cân bằng T_eq (K)
0.30
0.50
0.80

Vẽ đồ thị nhiệt độ cân bằng T_eq (trục y) theo khối lượng nhôm m₂ (trục x) cho ba lần thử của bạn.

4 · Phân tích

  1. Đối với một lần thử, hãy tính T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) sử dụng nước m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K và nhôm c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. So sánh với bảng.
  2. ...mặc dù nhiệt dung riêng của nó (900 J/(kg·K)) thấp hơn nhiều so với nhiệt dung riêng của nước (4186 J/(kg·K)).

5 · Gia hạn

  1. Nước có nhiệt dung riêng cao bất thường so với hầu hết các vật liệu. Giải thích tại sao khí hậu ven biển có xu hướng dao động nhiệt độ nhẹ hơn khu vực nội địa, sử dụng ý tưởng cân bằng năng lượng tương tự như thí nghiệm này.
  2. Nhiệt lượng bị mất bởi khối nhôm phải bằng nhiệt lượng mà nước thu được (bảo toàn năng lượng, giả sử không có tổn thất cho môi trường xung quanh). Đối với một lần thử, hãy xác minh điều này bằng cách sử dụng Q = mcΔT cho mỗi vật.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

Nhiệt độ cân bằng nhiệt lượng

Khi hai vật trao đổi nhiệt mà không tổn thất ra môi trường xung quanh, chúng sẽ ổn định ở nhiệt độ trung bình có trọng số - được tính bằng nhiệt dung m·c của mỗi vật chứ không chỉ khối lượng của nó.

← Quay lại thử nghiệm

Nhiệt động lực học

138 Phiếu Bài Tập Thí Nghiệm Vật Lý Miễn Phí Có Thể In