Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Báo cáo thực hành
Họ và tên: Nguyễn Văn A (đại diện nhóm) – Nhóm 1
Lớp: 8A
1. Mục đích thí nghiệm
Đo năng lượng nhiệt mà nước trong nhiệt lượng kế nhận được thông qua đo năng lượng điện của dòng điện bằng joulemeter.
2. Chuẩn bị
Dụng cụ thí nghiệm:
- Bình nhiệt lượng kế (có dây đốt, que khuấy).
- Nhiệt kế.
- Joulemeter (dụng cụ đo năng lượng điện).
- Nguồn điện 12 V.
- Bốn dây nối.
- Một lượng nước sạch.
3. Các bước tiến hành
Bước 1: Đổ một lượng nước xác định (100 g) vào bình nhiệt lượng kế sao cho nước ngập dây đốt và đầu đo của nhiệt kế.
Bước 2: Bố trí thí nghiệm như Hình 27.2. Nối hai dây từ nguồn điện vào joulemeter và hai dây từ joulemeter vào dây đốt trong bình nhiệt lượng kế.
Bước 3: Chọn cài đặt trên joulemeter là đo năng lượng điện (đơn vị J).
Bước 4: Khuấy nhẹ nước trong bình và đọc nhiệt độ ban đầu $t_0$ của nước.
Bước 5: Bật công tắc nguồn điện. Vừa khuấy nhẹ nước, vừa theo dõi nhiệt kế. Khi nhiệt độ tăng lần lượt 3°C, 6°C, 9°C so với $t_0$ thì đọc giá trị năng lượng điện hiển thị trên joulemeter và ghi vào bảng số liệu.
Bước 6: Tắt công tắc nguồn điện.
Bước 7: Lặp lại thí nghiệm với lượng nước nhiều hơn lần 1 (150 g).
4. Kết quả thí nghiệm
Bảng 27.1. Bảng số liệu đo năng lượng nhiệt lần 1 (lượng nước: $m_1 = 100$ g, nhiệt độ ban đầu $t_0 = 28°\text{C}$):
| Lần đo | t (°C) | Năng lượng nhiệt (J) |
|---|---|---|
| Bắt đầu đo | 28 | 0 |
| Tăng 3°C | 31 | 1 320 |
| Tăng 6°C | 34 | 2 640 |
| Tăng 9°C | 37 | 3 960 |
Bảng 27.2. Bảng số liệu đo năng lượng nhiệt lần 2 với lượng nước nhiều hơn ($m_2 = 150$ g, nhiệt độ ban đầu $t_0 = 28°\text{C}$):
| Lần đo | t (°C) | Năng lượng nhiệt (J) |
|---|---|---|
| Bắt đầu đo | 28 | 0 |
| Tăng 3°C | 31 | 1 950 |
| Tăng 6°C | 34 | 3 900 |
| Tăng 9°C | 37 | 5 850 |
Nhận xét
1. Nhận xét về năng lượng nhiệt cần thiết để đun nóng nước:
Dựa vào bảng 27.1 và 27.2, ta thấy:
- Khi cùng một lượng nước, độ tăng nhiệt độ càng lớn thì năng lượng nhiệt cần cung cấp càng nhiều. Cụ thể ở lần 1: tăng 3°C cần 1 320 J, tăng 6°C cần 2 640 J (gấp 2 lần), tăng 9°C cần 3 960 J (gấp 3 lần).
→ Năng lượng nhiệt cần cung cấp tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ của nước.
- Khi cùng độ tăng nhiệt độ, lượng nước càng nhiều thì năng lượng nhiệt cần cung cấp càng nhiều. Cụ thể, để tăng 3°C: 100 g nước cần 1 320 J, còn 150 g nước cần 1 950 J (gấp 1,5 lần).
→ Năng lượng nhiệt cần cung cấp tỉ lệ thuận với khối lượng nước.
2. Ước tính năng lượng nhiệt cần thiết để đun lượng nước trong nhiệt lượng kế tới sôi (100°C):
Có thể ước tính được, bằng cách áp dụng công thức:
$$Q = m \cdot c \cdot (t_2 – t_1)$$
Trong đó:
- $m$: khối lượng nước (kg)
- $c = 4180$ J/(kg·K): nhiệt dung riêng của nước
- $(t_2 – t_1)$: độ tăng nhiệt độ (°C)
Với lần 1 ($m_1 = 100$ g $= 0,1$ kg, $t_1 = 28°\text{C}$, $t_2 = 100°\text{C}$):
$$Q_1 = 0,1 \cdot 4180 \cdot (100 – 28) = 0,1 \cdot 4180 \cdot 72 = 30\,096 \text{ (J)} \approx 30\,100 \text{ J}$$
Với lần 2 ($m_2 = 150$ g $= 0,15$ kg, $t_1 = 28°\text{C}$, $t_2 = 100°\text{C}$):
$$Q_2 = 0,15 \cdot 4180 \cdot (100 – 28) = 0,15 \cdot 4180 \cdot 72 = 45\,144 \text{ (J)} \approx 45\,100 \text{ J}$$
→ Giải thích: Vì năng lượng nhiệt tỉ lệ thuận với khối lượng nước và độ tăng nhiệt độ, nên dựa vào công thức $Q = mc(t_2 – t_1)$ ta hoàn toàn có thể tính được năng lượng nhiệt cần thiết để đun nước trong nhiệt lượng kế tới sôi ở 100°C.
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu