Perlukah makmal untuk berlatih?

Tidak, kemahiran graf dan analisis Kertas 3 boleh dilatih dari rumah dengan data contoh.

Mengapa letak setitik minyak dalam lubang termometer?

Udara ialah konduktor yang lemah, jadi termometer dalam lubang berisi udara bertindak balas perlahan dan membaca rendah. Setitik minyak mengisi ruang itu dan membuat sentuhan terma yang baik dengan aluminium, jadi termometer mengikut suhu blok dengan rapat.

Mengapa gunakan kecerunan dan bukan sekadar kenaikan suhu Δθ?

Satu Δθ menggunakan dua bacaan sahaja dan terganggu oleh permulaan yang perlahan serta kehilangan haba pada akhir. Kecerunan bahagian tengah yang lurus menggunakan banyak bacaan dan mewakili kadar pemanasan tetap, memberikan nilai c yang lebih boleh dipercayai.

Mengapa muatan haba tentu yang diukur biasanya sedikit terlalu tinggi?

Sebahagian tenaga elektrik memanaskan persekitaran dan bukan blok, jadi blok memerlukan sedikit lebih tenaga untuk kenaikan tertentu berbanding VIt = mcΔθ yang unggul. Ini menjadikan c yang dikira sedikit melebihi nilai sebenar; penebatan yang baik mengurangkan kesan itu.

Eksperimen: Menentukan muatan haba tentu aluminium

Tujuan

Menentukan muatan haba tentu aluminium dengan membekalkan tenaga elektrik yang diukur dan mengukur kenaikan suhu.

Pemboleh ubah

Dimanipulasi: Masa pemanasan, t
Bergerak balas: Suhu blok, θ
Dimalarkan: Jisim blok aluminium dan kuasa pemanas

Radas & bahan

Blok aluminium (1 kg) berlubang untuk pemanas dan termometer
Pemanas rendam
Termometer
Bekalan kuasa
Ammeter
Voltmeter
Jam randik
Neraca elektronik
Jaket penebat
Sedikit minyak

Prosedur

Ukur jisim m blok aluminium dengan neraca.
Masukkan pemanas rendam dan, dengan setitik minyak untuk sentuhan yang baik, termometer ke dalam blok, kemudian balut dengan jaket penebat.
Rekod suhu awal θ₀, kemudian hidupkan pemanas dan jam randik serentak.
Rekod bacaan ammeter I dan bacaan voltmeter V semasa pemanas dihidupkan.
Rekod suhu θ setiap minit selama beberapa minit.
Matikan pemanas dan catat suhu tertinggi yang mantap dicapai.

Menjadualkan keputusan

Rekod nilai tetap m, V dan I, serta jadual masa pemanasan t dalam s (atau min) melawan suhu θ dalam °C. Catat suhu awal dan suhu akhir untuk mendapatkan kenaikan suhu Δθ.

Graf

Plot suhu θ (paksi-y) melawan masa t (paksi-x). Bahagian lurus mempunyai kecerunan bersamaan kadar kenaikan suhu, P / (mc).

Analisis

Tenaga elektrik yang dibekalkan bersamaan haba yang diterima: VIt = mcΔθ. Maka c = VIt / (mΔθ). Menggunakan graf, c = P / (m × kecerunan), dengan P = VI.

Langkah berjaga-jaga

Balut blok dengan penebat untuk mengurangkan kehilangan haba ke persekitaran.
Letakkan setitik minyak dalam lubang termometer untuk sentuhan terma yang baik.
Biarkan pemanas memanaskan blok sebelum mengambil bacaan mantap pertama.

Haba · Kemahiran graf

Bacaan contoh dan maksudnya

Ini ialah bacaan contoh, bukan skema pemarkahan. Dengan blok aluminium 1.0 kg, pemanas pada V = 12 V dan I = 4.0 A (kuasa P = VI = 48 W), suhu meningkat dengan tetap: pada t = 0, 1, 2, 3, 4, 5 min blok membaca kira-kira 28.0, 31.2, 34.4, 37.6, 40.8 dan 44.0 °C.

Kenaikan hampir 3.2 °C setiap minit yang tetap, menunjukkan pemanas membekalkan tenaga pada kadar hampir malar dan penebat berfungsi. Minit pertama selalunya ketinggalan sedikit kerana pemanas dan blok masih memanas menyeluruh, jadi selang pertama boleh menjadi lebih kecil sedikit, ambil bacaan selama beberapa minit dan gunakan bahagian tengah yang tetap.

Jumlah kenaikan di sini ialah Δθ ≈ 16.0 °C dalam 300 s. Lengkung yang mendatar menjelang akhir menandakan kehilangan haba yang bertambah ke persekitaran apabila blok jauh lebih panas daripada bilik.

Membaca graf dan mencari jawapan

Plot θ / °C pada paksi-y melawan t / s pada paksi-x. Bahagian tengah yang tetap ialah garis lurus yang kecerunannya ialah kadar kenaikan suhu.

Ambil kecerunan daripada segi tiga besar pada bahagian lurus. Menggunakan (0 s, 28.0 °C) dan (300 s, 44.0 °C): kecerunan = (44.0 − 28.0) °C ÷ (300 − 0) s = 16.0 °C ÷ 300 s = 0.0533 °C s⁻¹.

Oleh sebab P = mc × (kadar kenaikan), kecerunan bersamaan P/(mc), maka c = P ÷ (m × kecerunan) = 48 W ÷ (1.0 kg × 0.0533 °C s⁻¹) = 900 J kg⁻¹ °C⁻¹. Menggunakan kecerunan dan bukan satu Δθ sebelum-dan-selepas adalah lebih baik kerana ia menggunakan semua bacaan dan mengelak permulaan yang perlahan.

Nilai ini hampir dengan nilai diterima 900 J kg⁻¹ °C⁻¹ bagi aluminium.

Markah yang dicari pemeriksa

Nyatakan pemboleh ubah: dimanipulasikan t / s, bergerak balas θ / °C, dengan jisim blok dan kuasa pemanas dikekalkan malar. Langkah berjaga-jaga membawa markah sebenar di sini: balut blok dengan jaket penebat untuk memotong kehilangan haba, dan letakkan setitik minyak dalam lubang termometer supaya termometer membaca suhu blok dengan cepat.

Rekod nilai tetap m / kg, V / V dan I / A di atas jadual t / s melawan θ / °C, dengan tempat perpuluhan yang konsisten. Menunggu sehingga pemanas memanaskan blok sebelum mengambil bacaan tetap pertama ialah butiran ujian adil yang mengekalkan kecerunan jujur.

Pada graf, gunakan bahagian lurus sahaja untuk kecerunan dan lukis satu garis penyuaian terbaik. Nyatakan c dengan unitnya, J kg⁻¹ °C⁻¹, dan catat bahawa nilai sebenar mungkin sedikit tinggi kerana sebahagian haba masih terlepas, satu titik penilaian yang munasabah.

Jangan anggap blok memperoleh haba daripada pemanas sahaja jika anda tidak menebatnya.

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

Ditulis oleh sidang editorial spmphysics.com.my.· Dikemas kini 5 Sep 2026