Bài 6. Nhiệt hoá hơi riêng

Nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lòng hoà hơi ở nhiệt độ không đối phụ thuộc vào khối lượng và bản chất của chất lỏng. Thí nghiệm cho thấy nhiệt lượng này tỉ lệ thuận với khối lượng của chất lỏng:
$\frac{Q}{m}=h\bar{a}ngs\varphi$ (6.1)
Trong đó: Q là nhiệt lượng cần truyền cho chất lỏng (J);
m là khối lượng chất lỏng (kg);

Bàng 6.1. Giá trị gần đúng của nhiệt hóa hơi ở nhiệt độ sôi dưới áp suất tiêu chuẩn của một số chất
\begin{array}{|l|l|l|}
\hline
\text{Chất} & \text{Nhiệt độ sôi }(^{\circ}C) & \text{Nhiệt hoá hơi riêng (J/Kg)} \\
\hline
\text{Nước} & 100 & 2,26.10^{6} \\
\text{Rượu} & 78 & 8,57. 10^{5} \\
\text{Thuỷ ngân} & 357 & 2,85.10^{5} \\
\text{Ether} & 34,5 & 0,40.10^{5} \\
\hline
\end{array}

Với mỗi chất lỏng, hằng số trong hệ thức (6.1) có độ lớn riêng. Hằng số này được gọi là nhiệt hoá hơi riêng của chất lỏng, kí hiệu là L, có giá trị là $L=\frac{Q}{m}$ (6.2), dơn vị là $\mathrm{J}\mathrm{/}\mathrm{k}\mathrm{g}$
Do đó, hệ thức tính nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lõng hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi là:
$Q=Lm$ (6.3)

Vì $L=\frac{Q}{m}$ nên có thể định nghĩa nhiệt hoá hơi riêng của một chất lỏng ở một nhiệt độ xác định như sau: Nhiệt hoá hơi riêng của một chất lỏng là nhiệt lượng cần để làm cho một kilôgam chất lõng đó hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ xác định.

Chất lỏng có thể hoa hơi ở các nhiệt độ khác nhau. Thường thì nhiệt hoa hơi riêng của một chất tăng khi nhiệt độ giảm. Ví dụ, nhiệt hoá hơi riêng của nước ở ${100}^{\circ }C$ là $2,{26.10}^{6}J\mathrm{/}kg$ ở ${50}^{\circ }C$ là $2,{39.10}^{6.}J\mathrm{/}kg,$

Nhiệt hoa hơi riêng là thông tin cần thiết trong việc thiết kế, chế tạo các sản phẩm có sử dụng hiện tượng hoa hơi nhằm tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường. Ví dụ như các thiết bị làm lạnh (máy điều hoà nhiệt độ, dần lạnh, dân bay hơi,...), nồi hấp tiệt trùng trong y học, thiết bị xử lí rác thải ứng dụng công nghệ nhiệt hoa hơi....

Xác định nhiệt hoá hơi riêng của nước ở nhiệt độ sôi (${100}^{\circ }C$).

Chuẩn bị bộ dụng cụ thí nghiệm như bài do nhiệt dung riêng (Hình 4.1).
Một lượng nước nóng.

Hãy trả lời các câu hỏi sau:

Đặt nhiệt lượng kẽ lên cân. Đổ nước nóng vào nhiệt lượng kẽ. Xác định khối lượng nước trong bình.
Tháo nắp bình ra khỏi nhiệt lượng kế.
Nối oát kế với diện trở và nguồn diện.
Dặt dây điện trở vào nhiệt lượng kế sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước.
Bật nguồn điện.
Đun sôi nước trong bình nhiệt lượng kế. Sau mỗi khoảng thời gian 2 phút, đọc số đo công suất trên oát kế, khối lượng nước trong bình nhiệt lượng kế trên cân. Ghi các kết quả vào và theo mẫu tương tự Bảng 6.2.
Tất nguồn diện.

Bảng 6.2. Ví dụ về kết quả thí nghiệm do nhiệt hoá hơi riêng của nước
\begin{array}{|l|l|l|l|l|l|l|l|l|}
\hline
\text{Thời gian } \tau(s) & 0 & 120 & 240 & 360 & 480 & 600 & 720 & 840 \\
\hline
\text{Công suất } \mathfrak{P}(w) & 0 & 15,21 & 15,19 & 15,21 & 15,23 & 15,19 & 15,21 & 15,19 \\
\hline
\text{Khối lượng } m (kg) & 0,1200 & 0,1191 & 0,1184 & 0,1179 & 0,1170 & 0,1161 & 0,1152 & 0,1141 \\
\hline
\end{array}

Từ kết quả thí nghiệm thu được, thực hiện các yêu cầu sau:
Về đô thị khối lượng m theo thời gian $\tau$.
Về đường thẳng đi gần các điểm thực nghiệm nhất (tham khảo Hình 6.1). Chọn hai điểm $P_L$ Q tuỳ ý trên đồ thị, xác định giá trị khối lượng m $m_Q$ và thời gian ${\tau }_p$ ${\tau }_0$ tương ứng.
Tính công suất trung bình của dòng điện qua điện trở của nhiệt lượng kẽ.
Tính nhiệt hoa hơi riêng của nước theo công thức:
$L=\frac{Q}{m}=\frac{\overline{\beta \beta }({\tau }_Q-{\tau }_p)}{m_p-m_{ij}}$
Trong đó $\overline{\stackrel{⃗}{\psi }}({\tau }_0-{\tau }_p)$ là nhiệt lượng do dòng điện qua điện trở toà ra trong thời gian ${\tau }_y-{\tau }_p;(m_v-m_y)$ là khối lượng nước đã hoá hơi trong khoảng thời gian trên.
Xác định sai số của phép do nhiệt hoá hơi riêng của nước.