Bài 4. Nhiệt dung riêng

Đại lượng nhiệt dung riêng có thể dùng để mô tả sự khác biệt như trên của các chất khác nhau

Giả sử bạn muốn đun sôi một lượng nước trong một ấm từ nhiệt độ phòng lên nhiệt độ sôi (100 °C). Khối lượng của nước trong ấm, độ tăng nhiệt độ (từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sôi), và tính chất của nước (nước là một chất cách nhiệt tốt) sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiệt lượng cần cung cấp.

- Khối lượng: Nếu bạn đun sôi một lượng nước lớn hơn, bạn sẽ cần cung cấp một lượng nhiệt lượng lớn hơn để làm tăng nhiệt độ của nó. Khối lượng lớn hơn đồng nghĩa với lượng phân tử nước lớn hơn cần phải năng động và làm tăng nhiệt độ của nó.

- Độ tăng nhiệt độ: Để đun sôi nước từ nhiệt độ phòng lên nhiệt độ sôi (100 °C), bạn cần cung cấp một lượng nhiệt lượng đủ để làm tăng nhiệt độ từ 25 °C (giả sử nhiệt độ phòng) lên 100 °C. Độ tăng nhiệt độ càng lớn, lượng nhiệt lượng cần cung cấp càng nhiều.

- Tính chất của chất làm vật: Nước là một chất cách nhiệt tốt, nghĩa là nó có khả năng hấp thụ và giữ nhiệt lượng tốt. Do đó, để làm tăng nhiệt độ của nước, bạn cần cung cấp một lượng nhiệt lượng lớn hơn so với các chất khác có tính cách nhiệt kém.

Trong bộ tản nhiệt của máy biến thế, dầu thường được sử dụng thay vì nước vì một số lý do sau:

- Điểm nóng chảy và nhiệt độ sôi của dầu cao hơn so với nước, giúp nó có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mà không cần áp lực cao.

- Dầu không dẫn điện tốt hơn nước, điều này là quan trọng trong bộ tản nhiệt của máy biến thế để tránh nguy cơ hỏng hóc và sự cố điện.

- Dầu ít bay hơi hơn và ít bị bay hơi trong quá trình vận hành, giảm nguy cơ mất nước và cần bổ sung nước định kỳ.

- Dầu cũng có khả năng chống oxy hóa tốt hơn nước, giúp kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

Ban ngày, mặt biển được làm mát bởi nước, nhiệt dung riêng của nước lớn hơn so với đất, do đó khi gió thổi từ biển vào đất liền, nó mang theo nhiệt lượng từ mặt biển và làm mát môi trường. Ban đêm, đất liền có nhiệt dung riêng lớn hơn so với nước, nên nó giữ nhiệt tốt hơn. Khi gió thổi từ đất liền ra biển, nó mang theo nhiệt từ đất và làm ấm môi trường biển.

- Từ hệ thức (4.3), cần đo đại lượng nhiệt lượng cần truyền cho nước, khối lượng nước và độ tăng nhiệt độ của nước để xác định nhiệt dung riêng của nước

- Nhiệt lượng mà nước trong bình nhiệt lượng kế thu được đến từ nguồn nhiệt bên ngoài, thường là từ quá trình nhiệt đổi hoặc từ một nguồn nhiệt khác như lửa, máy nhiệt, hoặc các nguồn nhiệt khác.

- Nhiệt lượng mà nước thu được có thể được xác định bằng cách đo sự thay đổi về nhiệt độ của nước sau khi tiếp xúc với nguồn nhiệt. Bằng cách đo thay đổi nhiệt độ và sử dụng thông tin về nhiệt dung riêng của nước, ta có thể tính toán nhiệt lượng đã được truyền vào nước.

- Các bước tiến hành thí nghiệm để xác định nhiệt lượng mà nước thu được trong bình nhiệt lượng kế có thể bao gồm:

a) Đo lượng nước: Sử dụng một ống đo hoặc một cái cốc đo chính xác để đo lượng nước cần sử dụng trong thí nghiệm

b) Ghi nhận nhiệt độ ban đầu của nước: Sử dụng một nhiệt kế chính xác để đo và ghi nhận nhiệt độ ban đầu của nước.

c) Tiếp xúc nước với nguồn nhiệt: Đặt bình nước trong bình nhiệt lượng kế, và đưa nguồn nhiệt gần bình nước. Đảm bảo rằng nước tiếp xúc đều với nguồn nhiệt.

d) Ghi nhận nhiệt độ sau khi tiếp xúc: Sử dụng nhiệt kế để đo và ghi nhận nhiệt độ của nước sau khi đã tiếp xúc với nguồn nhiệt trong một khoảng thời gian nhất định.

e) Tính toán nhiệt lượng: Sử dụng công thức Q = mcΔT với m là khối lượng của nước, c là nhiệt dung riêng của nước, và ΔT là sự thay đổi nhiệt độ của nước để tính toán nhiệt lượng đã được truyền vào nước.

f) Đánh giá kết quả: Kiểm tra và đánh giá kết quả tính toán nhiệt lượng để đảm bảo tính chính xác và đồng nhất của thí nghiệm.