Thí nghiệm vui · Vật lý 12 · Vật lý nhiệt
Trộn nước nóng và nước lạnh – dự đoán nhiệt độ cuối
Dùng phương trình cân bằng nhiệt để dự đoán, rồi đo bằng nhiệt kế và giải thích sai lệch.
🧰 Chuẩn bị
- Cốc xốp (giữ nhiệt tốt) hoặc bình giữ nhiệt
- Nhiệt kế
- Cốc đong có vạch chia
- Nước nóng và nước lạnh
🤔 Dự đoán trước khi làm
Trộn 100 ml nước 80 °C với 200 ml nước 20 °C thì nhiệt độ cuối là bao nhiêu?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Đong 200 ml nước lạnh vào cốc xốp, đo nhiệt độ \(t_2\).
- Đong 100 ml nước nóng, đo nhiệt độ \(t_1\) ngay trước khi đổ.
- Đổ nước nóng vào cốc xốp, khuấy nhẹ, đọc nhiệt độ cao nhất ổn định \(t\).
- So sánh với kết quả tính theo phương trình cân bằng nhiệt.
⚠️ An toàn
- Cẩn thận khi rót nước nóng; dùng nước dưới 80 °C.
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Nhiệt độ đo được gần 40 °C nhưng thường thấp hơn tính toán khoảng 1 – 3 °C.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Nhiệt lượng nước nóng toả ra bằng nhiệt lượng nước lạnh thu vào: \(m_1c(t_1 - t) = m_2c(t - t_2)\) → \(t = \dfrac{m_1t_1 + m_2t_2}{m_1 + m_2} = \dfrac{0{,}1\cdot 80 + 0{,}2\cdot 20}{0{,}3} = 40\) °C. Kết quả đo thấp hơn vì một phần nhiệt truyền cho cốc, nhiệt kế và không khí — hao phí nhiệt.
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- Thả một viên bi sắt (hoặc đinh ốc) đã ngâm nước sôi vào nước lạnh để tính nhiệt dung riêng của sắt.
🔬 Kiểm chứng bằng mô phỏng
📚 Bài học liên quan
🧪 Thí nghiệm khác
Lớp 12
Nước sôi mà không cần đun – ống tiêm hút chân khôngNước ấm trong ống tiêm bịt kín đầu bỗng sủi bọt sôi khi kéo pít-tông: nhiệt độ sôi phụ thuộc áp suất.
Lớp 12
Giọt mực trong nước nóng và nước lạnhNhỏ mực vào hai cốc nước nóng – lạnh: mực lan nhanh hơn hẳn trong nước nóng, bằng chứng của chuyển động nhiệt.
Lớp 12
Quả bóng bay co lại trong tủ lạnhĐo chu vi quả bóng ở nhiệt độ phòng và sau khi để trong ngăn đá: thể tích khí giảm khi nhiệt độ giảm (định luật Charles).