Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ 12. NHIỆT HỌC CHỦ ĐỀ 1.docx ✅

CHUYÊN ĐỀ 12. NHIỆT CHỦ ĐỀ. NĂNG LƯỢNG NHIỆT VÀ NỘI NĂNG I. LÝ THUYẾT: I. Một số tính chất của phân tử, nguyên tử 1. Nhiệt độ của vật càng cao, chuyển động hỗn loạn của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật càng nhanh. 2. Giữa các phân tử, nguyên tử có lực hút và lực đẩy, gọi là lực tương tác phân tử và nguyên tử. II. Khái niệm năng lượng nhiệt Năng lượng nhiệt là năng lượng vật có được do chuyển động nhiệt. Nhiệt lượng: phần năng lượng mà vật nhận thêm hay mất đi trong quá trình truyền năng lượng nhiệt. Sự truyền nhiệt: sự truyền năng lượng nhiệt. III. Khái niệm nội năng Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật. Khi một vật được làm nóng, các phân tử, nguyên tử của vật chuyển động nhanh lên và nội năng của vật tăng. Nhiệt độ càng cao, năng lượng nhiệt càng lớn=> các phân tử tạo nên vật chuyển động càng nhanh=>nội năng càng lớn. IV. Đo năng lượng nhiệt Dụng cụ đo năng lượng nhiệt ở t 1 đến t 2 bằng oát kế
V. CÔNG THỨC NHIỆT LƯỢNG: - Nhiệt lượng của một vật thu vào để nóng lên: Q = mc∆t (với ∆t = t 2 - t 1. Nhiệt độ cuối trừ nhiệt độ đầu ) - Nhiệt lượng của một vật tỏa ra để lạnh đi: Q = mc∆t (với ∆t = t 1 - t 2. Nhiệt độ đầu trừ nhiệt độ cuối) Q thu = m.c.∆t hay Q thu = m.c.(t 2 – t 1 ) Trong đó: + m là khối lượng của vật (kg). + ∆t là độ tăng nhiệt độ của vật ( o C). + c là nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K hay J/kg.độ). + Q là nhiệt lượng thu vào của vật (J). + t 1 , t 2 là nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của vật ( o C). - Nhiệt lượng tỏa ra và thu của các chất khi chuyển thể: + Sự nóng chảy - Đông đặc: Q = mλ (λ là nhiệt nóng chảy) + Sự hóa hơi - Ngưng tụ: Q = mL (L là nhiệt hóa hơi) - Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu bị đốt cháy: Q = mq (q năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu) - Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua: Q = I2Rt - Phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa ra = Qthu vào - Hiệu suất của động cơ nhiệt: H = B. BÀI TẬP VẬN DUNG: DẠNG 1. GIẢI THÍCH, TÍNH TOÁN CƠ BẢN. Bài 1. Về mùa hè ở một số nước Châu Phi rất nóng, người ta thường mặc quần áo trùm kín cả người; còn ở nước ta về mùa hè người ta lại thường mặc quần áo ngắn. Tại sao? Hướng dẫn giải: Mùa hè, ở nhiều nước châu Phi nhiệt độ ngoài trời cao hơn nhiệt độ cơ thể do đó cần mặc áo trùm kín để hạn chế sự truyền nhiệt từ không khí vào cơ thể. Còn ở nước ta về mùa hè, môi trường xung quanh vừa ẩm vừa có nhiệt độ thường thấp hơn lớp không khí tiếp xúc với da; Vì vậy người ta thường mặc áo ngắn, mỏng để da dễ dàng tiếp xúc với không khí mát hơn ở xung quanh và tạo điều kiện thuận lợi cho việc bay hơi mồ hôi để giải phóng bớt nhiệt lượng ra môi trường. Bài 2. Một ống nghiệm đựng đầy nước; Hỏi khi đốt nóng ở miệng ống, ở giữa hay đáy ống thì tất cả nước trong ống sôi nhanh hơn? Tại sao? Hướng dẫn giải: Đốt ở đáy ống thì tất cả nước trong ống sôi nhanh hơn. Vì đốt ở đáy ống thì nước nước ở đáy nóng hơn ở phía trên và nhẹ hơn phân tử nước lạnh (khi nóng thì giãn ra, thể tích tăng dẫn đến trọng lượng riêng giảm) sẽ tạo nên dòng đối lưu, dẫn đến các phân tử nước nóng ở đáy ống sẽ chuyển động thành dòng đi lên phía trên còn các phân tử nước lạnh nặng hơn nên sẽ chìm xuống đáy theo dòng, cứ như vậy thì nhiệt độ của tất cả nước trong ống sẽ tăng nhanh gần như cùng lúc, làm cho nước nhanh sôi hơn. Bài 3. Đưa miếng đồng vào ngọn lửa đèn cồn thì miếng đồng nóng lên; tắt đèn cồn đi thì miếng đồng nhất khi miếng dùng nóng lên khi mảng đồng người đi có được nguội đi. Hỏi sự truyền nhiệt khi miếng đồng nóng lên, khi miếng đồng nguội đi có được thực hiện bằng cùng một cách không? Hướng dẫn giải: Sự truyền nhiệt khi đưa miếng đồng vào ngọn lửa làm miếng đồng nóng lên là sự dẫn nhiệt. Miếng đồng nguội đi là do truyền nhiệt vào không khí bằng bức xạ nhiệt. Do vậy khi miếng đồng nóng lên và khi miếng đồng nguội đi không được thực hiện bằng cùng một cách.
Bài 4. Đun nước bằng ấm nhôm và ấm đất trên cũng một bếp thì nước trong ấm nhôm sôi nhanh hơn vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn. Đun sôi nước xong, tắt bếp đi thì nước trong ẩm nhôm cũng muội nhanh hơn. Có phải vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn không? Tại sao? Hướng dẫn giải: Vì nhôm dẫn nhiệt tốt hơn đất nên nhiệt từ nước trong ấm nhôm truyền ra ẩm nhanh hơn. Nhiệt từ các ấm truyền ra không khí đều bằng bức xạ nhiệt. Bài 5 . Tính nhiệt lượng cấn thiết để nung nóng một thanh đồng khối lượng 300 g từ 15°C đến 100°C. Bàiết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg. K. Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng thanh đống thu vào: Q = cm(t 2 – t 1 ) Thay số, ta được: Q = 0,3.380 (100 - 15) = 9698 J. Bài 6. Nhiệt lượng là gì? Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng được hiểu là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Bài 7. Hãy nêu ba cách làm thay đổi nhiệt năng của vật. Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng của 1 vật thu vào để làm nóng lên phụ thuộc vào 3 yếu tố sau: +Khối lượng của vật: Nếu khối lượng của vật càng lớn thì nhiệt lượng của vật thu vào cũng càng lớn. +Độ tăng nhiệt độ: Nếu độ tăng nhiệt của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật thu vào cũng càng lớn. +Chất cấu tạo nên vật. Bài 7: Tại sao sau khi bơm xe, sờ vào ống bơm ta thấy ống bơm nóng lên? Hướng dẫn giải: Vì do khi bơm xe thì lá gió của bơm cọ xát với ống bơm. Vì vậy có xuất hiện lực ma sát giữa lá gió và ống bơm dẫn đến nhiệt độ của lá gió và ống bơm tăng. Nên khi sơ vào ống bơm ta thấy ống bơm nóng lên Bài 8: Trong thí nghiệm về thả quả bóng rơi, mỗi lần quả bóng nảy lên, độ cao của nó lại giảm dần. Cuối cùng không nảy lên được nữa. Trong hiện tượng này rõ ràng là cơ năng đã giảm dần. Vậy cơ năng đã Bàiến mất hay đã chuyển thành một dạng năng lượng khác? Hướng dẫn giải: Cơ năng của quả bóng chuyển thành nhiệt năng. Trong quá trình chuyển động, quả bóng cọ xát với không khí và một phần cơ năng của nó bị chuyển thành nhiệt năng truyền cho không khí. Khi nó rơi xuống đất, một phần cơ năng lại chuyển thành nhiệt năng truyền cho mặt đất. Bài 9: Hãy nêu một hiện tượng chuyển hóa từ cơ năng sang điện năng. Hướng dẫn giải: Hiện tượng đi kèm theo sự biến đổi đổi từ cơ năng thành điện năng là núm đinamô quay, đèn bật sáng. Bài 10: Để đun sôi 15 lít nước cần cung cấp một nhiệt lượng là bao nhiêu? Bàiết nhiệt độ ban đầu của nước là 20°C và nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Hướng dẫn giải: 15 lít nước = 15 kg nước Nhiệt độ sôi của nước là t 2  = 100°C = 373K Nhiệt độ ban đầu của nước là t 1  = 20°C = 293K Nhiệt lượng:Q = m.c.Δt = m.c. (t 2  – t 1 ) = 15.4200 (373 – 293) = 5040000 J = 5040 kJ.
DẠNG 2. TÍNH NHIỆT LƯỢNG THU VÀO, KHỐI LƯỢNG, NHIỆT ĐỘ ĐẦU HAY NHIỆT ĐỘ CUỐI VÀ NHIỆT DUNG RIÊNG CỦA MỘT VẬT KHI BỎ QUA SỰ HAO PHÍ NHIỆT * Phương pháp: Áp dụng công thức tính nhiệt lượng thu vào: Q thu = m.c.∆t hay Q thu = m.c.(t 2 – t 1 ). Khối lượng của vật: hay . Nhiệt dung riêng: hay . Độ tăng nhiệt độ: . Nhiệt độ đầu của vật: . Nhiệt độ sau của vật: . Công thức tính khối lượng của vật khi biết thể tích và khối lượng: m = D.V Bài 11.Trong bảng nhiệt dung riêng của một số chất ở sách giáo khoa ta thấy nhiệt dung riêng của chì là 130J/kg.K. a) Con số đó có ý nghĩa như thế nào ? b) Tính nhiệt lượng thu vào của 5 kg chì để tăng nhiệt độ từ 20 o C đến 50 o C. Biết nhiệt dung riêng của chì là 130J/kg.K. Giải a) Con số 130J/kg.K có ý nghĩa là cứ 1kg chì muốn tăng thêm 1 o C (hay 1K) thì ta cần cung cấp cho nó một nhiệt lượng là 130J. b) Nhiệt lượng thu vào của 5kg chì để tăng nhiệt độ từ 20 o C đến 50 o C là : Q = m.c.(t 2 – t 1 ) = 5.130.(50 – 20) = 19500(J) Đáp số: b) Q = 19500(J). Bài 12. Cần cung cấp một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để đun sôi 2 lít nước từ 30 o C. Biết ấm đựng nước làm bằng nhôm có khối lượng 200g, nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là 800J/kg.K và 4200J/kg.K. Khối lượng riêng của nước là 1000kg/m 3 . Bỏ qua nhiệt lượng do môi trường ngoài hấp thụ. Tóm tắt m nh = 200g = 0,2kg ; V n = 2lít → m n = 2kg t 1 = 30 o C ; t 2 = 100 o C c nh = 800J/kg.K ; c n = 4200J/kg.K Q = ? (J) Giải Nhiệt lượng thu vào của ấm nhôm là: Q â = m nh .c nh .(t 2 – t 1 ) = 0,2.880.(100 – 30) = 12320 (J). Nhiệt lượng thu vào của 2 lít nước là: Q n = m n .c n .(t 2 – t 1 ) = 2.4200.(100 – 30) = 58800 (J).