Hầu hết chúng ta đã từng đặt câu hỏi: làm thế nào để xác định nhiệt độ của một cái lò mà không cần sử dụng các thiết bị đo nhiệt độ phức tạp? Đó là khi chúng ta cần đến một phương pháp đơn giản mà người ta gọi là phương pháp đưa vào sắt. Hãy cùng tìm hiểu cách phương pháp này hoạt động nhé!
Đưa vào miếng sắt vào lò
Phương pháp đưa vào sắt để xác định nhiệt độ của một cái lò là một phương pháp đơn giản và hiệu quả. Quá trình này làm cho cái lò truyền nhiệt cho miếng sắt và khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, ta có thể suy ra được nhiệt độ của lò mà không cần sử dụng bất kỳ thiết bị đo nhiệt độ nào.
Xác định nhiệt độ của lò
Để xác định nhiệt độ của lò, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 22,3g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế chứa 450g nước ở nhiệt độ 150°C. Kết quả, nhiệt độ của nước tăng lên tới 22,5°C.
Với các thông số như vậy, chúng ta có thể xác định nhiệt độ của lò theo các bước sau:
a) Xác định nhiệt độ của lò: Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của nước là 4,180 J/(kg.K).
b) Xác định sai số: Trong quá trình tính toán ở câu a, người ta đã bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế. Vì vậy, chúng ta cần tính toán sai số trong quá trình xác định nhiệt độ.
Lời giải
a) Nhiệt lượng tỏa ra do sắt: Q1 = m1c1(t1 – t)
Nhiệt lượng thu vào do nước: Q2 = m2c2(t – t2)
Vì Q1 = Q2 nên m1c1(t1 – t) = m2c2(t – t2)
Thay các thông số vào ta được: t1 ≈ 1,346oC
b) Nhiệt lượng thu vào do nhiệt lượng kế: Q3 = m3c3(t – t2)
Ta có Q1 = Q2 + Q3. Từ đó tính được: t1 ≈ 1,405oC
Sai số tương đối là: Δt1/t1 = (1,405 – 1,346)/1,405 ≈ 4%
Với phương pháp đưa vào sắt, chúng ta có thể xác định nhiệt độ của một cái lò một cách đáng tin cậy và dễ dàng. Phương pháp này đã được kiểm chứng và sử dụng trong lĩnh vực vật lý.