Tiêu đề CHUYÊN ĐỀ 14. BỔ TRỢ PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 8.docx ✅

PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 8 + Các bài toán về sự trao đổi nhiệt của hai chất và nhiều chất + Các bài toán có sự chuyển thể của các chất + Các bài toán có sự trao đổi nhiệt với môi trường + Các bài toán có liên quan đến công suất tỏa nhiệt của các vật tỏa nhiệt. + Các bài toán về sự trao đổi nhiệt qua thanh và qua các vách ngăn + các bài toán liên quan đến năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu + các bài toán đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa các đại lượng đặc trưng Dạng 1. Tính nhiệt độ của một chất hoặc một hỗn hợp ban đầu khi cân bằng nhiệt Bài 1. Người ta thả một thỏi đồng nặng 0, 4kg ở nhiệt độ 80 0 c vào 0, 25kg nước ở = 18 0 c. Hãy xác định nhiệt độ cân bằng. Cho c = 400 j/kgk c= 4200 j/kgk Giải . Gọi nhiệt độ khi cân bằng của hỗn hợp là t. Ta có phương trình cân bằng nhiệt của hỗn hợp như sau Thay số vào ta có t = 26,2 0 C Nhận xét. Đối với bài tập này thì đa số học sinh giải được nhưng qua bài tập này thì giáo viên hướng dẫn học sinh làm đối với hỗn hợp 3 chất lỏng và tổng quát lên n chất lỏng Bài 2. Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng không có tác dụng hoá học với nhau có khối lượng lần lượt là: Biết nhiệt dung riêng và nhiệt độ của chúng lần lượt là . Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng Tương tự bài toán trên ta tính ngay được nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng là t t = thay số vào ta có t = 20,5 0 C Từ đó ta có bài toán tổng quát như sau Bài 3. Một hỗn hợp gồm n chất lỏng có khối lượng lần lượt là và nhiệt dung riêng của chúng lần lượt là và nhiệt độ là . Được trộn lẩn vào nhau. Tính nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt Hoàn toàn tương tự bài toán trên ta có nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt là t = Dạng 2. Biện luận các chất có tan hết hay không trong đó có nước đá Đối với dạng toán này học sinh hay nhầm lẫn nên giáo viên phải hướng dẫn hết sức tỷ mỷ để học sinh thành thạo khi giải các bài tập sau đây là một số bài tập Bài 4. Bỏ 100g nước đá ở vào 300g nước ở Nước đá có tan hết không? Nếu không hãy tính khối lượng đá còn lại . Cho nhiệt độ nóng chảy của nước đá là và nhiệt dung riêng của nước là c = 4200j/kg.k Nhận xét. Đối với bài toán này thông thường khi giải học sinh sẽ giải một cách đơn giản vì khi tính chỉ việc so sánh nhiệt lượng của nước đá và của nước Giải. Gọi nhiệt lượng của nước là từ 20 0 C về 0 0 Cvà của nước đá tan hết là Q thu ta có = = 0,3.4200.20 =25200j
= 0,1.= 34000j Ta thấy Q thu > Qtoả nên nước đá không tan hết. Lượng nước đá chưa tan hết là = = 0,026 kg Bài 5. Trong một bình có chứa nước ở . Người ta thả vào bình nước đá ở = . Hảy tính nhiệt độ chung của hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt trong các trường hợp sau đây: a) = 1kg b) = 0,2kg c) = 6kg cho nhiệt dung riêng của nước, của nước đá và nhiệt nóng chảy của nước đá lần lượt là Nhận xét . Đối với bài toán này khi giải học sinh rất dể nhầm lẫn ở các trường hợp của nước đá. Do vậy khi giải giáo viên nên cụ thể hoá các trường hợp và phân tích để cho học sinh thấy rõ và tránh nhầm lẫn trong các bài toán khác. Giải Nếu nước hạ nhiệt độ tới 0 0 c thì nó toả ra một nhiệt lượng a) = 1kg nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới o o c nước đá bị nóng chảy. Nhiệt lượng để nước đá nóng chảy hoàn toàn: nước đá chưa nóng chảy hoàn toàn. Vậy nhiệt độ cân bằng là 0 0 C. Khối lượng nước đá đã đông đặc là Khối lượng nước đá đã nóng chảy được xác định bởi: Khối lượng nước có trong bình: Khối lượng nước đá còn lại b) : tính tương tự như ở phần a . nước đá đã nóng chảy hết và nhiệt độ cân bằng cao hơn O o c. Nhiệt độ cân bằng được xác định từ Từ đó Khối lượng nước trong bình: Khối lượng nước đá c)
: nước hạ nhiệt độ tới O o cvà bắt đầu đông đặc. - Nếu nước đông đặc hoàn toàn thì nhiệt lượng toả ra là: : nước chưa đông đặc hoàn toàn, nhiệt độ cân bằng là o o c - Khối lượng nước đá có trong bình khi đó: Khối lượng nước còn lại: Bài tập tương tự Bài 6. Thả 1, 6kg nước đá ở -10 0 c vào một nhiệt lượng kế đựng 1,6kg nước ở 80 0 C; bình nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 200g và có nhiệt dung riêng c = 380j/kgk a) Nước đá có tan hết hay không b) Tính nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế. Cho biết nhiệt dung riêng của nước đá là 2100j/kgk và nhiệt nóng chảy của nước đá là Bài 7. Trong một nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước và 1kg nước đá ở cùng nhiệt độ O 0 c, người ta rót thêm vào đó 2kg nước ở 50 0 C. Tính nhiệt độ cân bằng cuối cùng. Đáp số : Bài 6 a) nước dá không tan hết b) 0 0 C Bài 7 t = 4,8 0 C Dạng 3 tính nhiệt lượng hoặc khối lượng của các chất trong đó không có (hoặc có) sự mất mát nhiệt lượng do môi trường Bài 8. Người ta đổ nước sôi có nhiệt độ 100 0 c vào một chiếc cốc có khối lượng 120g đang ở nhiệt độ = 20 0 C sau khoảng thời gian t = 5’, nhiệt độ của cốc nước bằng 40 0 C. Xem rằng sự mất mát nhiệt xảy ra một cách đều đặn, hảy xác định nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh trong mỗi giây. Nhiệt dung riêng của thuỷ tinh là = 840j/kgk. Giải Do sự bảo toàn năng lượng, nên có thể xem rằng nhiệt lượng Q do cả cốc nước toả ra môi trường xung quanh trong khoảng thời gian 5 phút bằng hiệu hai nhiệt lượng - Nhiệt lượng do nước toả ra khi hạ nhiệt từ 100 0 C xuống 40 0 C là = 0,2.2400. (100-40) = 28800 J - Nhiệt lượng do thuỷ tinh thu vào khi nóng đến 40 0 C là = 0,12.840.(40-20) = 2016 J Do đó nhiệt lượng toả ra: Q = = 26784 j Công suất toả nhiệt trung bình của cốc nước bằng N = = 89,28j/s Bài 9. Một thau nhôm khối lượng 0, 5kg đựng 2kg nước ở 20 0 c. a. Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ra ở lò. Nước nóng đến 21,2 0 C. Tìm nhiệt độ của bếp lò. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là . Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường
b. Thực ra trong trường hợp này, nhiệt toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước. Tính nhiệt độ thực sự của bếp lò c. Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước một thỏi nước đá có khối lượng 100g ở 0 0 C . Nước đá có tan hết không? Tìm nhiệt độ cuối cùng của hệ thống hoặc lượng nước đá còn sót lại nếu không tan hết? Biết nhiệt nóng chảy của nước đá là Nhận xét: ở bài toán này khi giải cả hai câu a, b thì không phải là khó nhưng so với các bài toán khác thì bài này có sự toả nhiệt lượng ra môi trường nên khi giải giáo viên cân làm rõ cho học sinh thấy sự toả nhiệt ra môi trường ở đây là đều nên 10% nhiệt toả ra môi trường chính là nhiệt lượng mà nhôm và nước nhận thêm khi đó giải học sinh sẽ không nhầm lẫn được Giải. a) Gọi t 0 C là nhiệt độ củ bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng Nhiệt lượng thau nhôm nhận được để tăng từ 20 0 C đến 21,2 0 C (là khối lượng thau nhôm) Nhiệt lượng nước nhận được để tăng từ 20 0 C đến 21,2 0 C là khối lượng nước Nhiệt lượng đồng toả ra để hạ từ t 0 C đến 21,2 0 C (khối lượng thỏi đồng) Do không có sự toả nhiệt ra môi trường nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: = Thay số vào ta được t = 160,78 0 C b) Thực tế do có sự toả nhiệt ra môi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được viết lại Hay = + t’ = 174,74 0 C c) Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 0 0 C Q = Nhiệt lượng cả hệ thống gồm thau nhôm, nước, thỏi đồng toả ra để giảm từ 21,2 0 C xuống 0 0 C là: Do nhiệt lượng nước đá cần để tan hoàn toàn bé hơn nhiệt lượng của hệ thống toả ra nên nước đá t” được tính (Nhiệt lượng còn thừa lại dùng cho cả hệ thống tăng nhiệt độ từ 0 0 C đến t” 0 C) = 16,6 0 c