skkn môn vật lý lớp 8 THCS

II – LĨNH VỰC ÁP DỤNG 1. Phương pháp giải bài tập công thức tính nhiệt lượng và phương trình cân bằng nhiệt cho học sinh lớp 8. 2. Làm tài liệu tham khảo cho học sinh lớp 8 và giáo viên giảng dạy môn Vật Lí bậc THCS. III – THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Sau 11 năm giảng dạy tại Trường THPT Nà Bao đồng thời qua việc tìm hiểu, trao đổi chuyên môn với các đồng nghiệp thông qua các tiết giảng dạy và bồi dưỡng học sinh (HS) giỏi và phụ đạo HS yếu kém. Tôi nhận thấy đa số HS có ham mê học môn Vật Lí, nhưng khi giải bài tập Vật Lí các em chưa định hướng giải được tốt và chưa biết cách trình bày lời giải khoa học. Đặc biệt khi dạy bài học: Công thức tính nhiệt lượng và bài học: Phương trình cân bằng nhiệt ở mức độ sách giáo khoa, Tôi thấy rất nhiều HS chưa biết suy luận từ công thức Q = mc∆t để tính các đại lượng tương ứng mà đề bài yêu cầu. Ở bài tập tổng hợp do HS chưa hiểu đề bài và kiến thức: Nguyên lí truyền nhiệt cũng như vận dụng linh hoạt công thức Qtỏa ra = Qthu vào nên kết quả học tập của đa số HS chưa cao. Mặt khác do đặc điểm HS của nhà trường chủ yếu các em ở xa trường, là dân tộc thiểu số, chưa có nhiều điều kiện học tập, gia đình chưa quan tâm đúng mức… cũng là ảnh hưởng phần nào đến kết quả học tập. Mặt khác tôi nhận thấy thực trạng nêu trên còn tồn tại ở những nguyên nhân sau: HS chưa có phương pháp tổng quan để giải bài toán Vật Lí. HS chưa hiểu bản chất bài tập và chưa vận dụng được tốt các kiến thức, nguyên lí cũng như các định luật Vật Lí ….. HS chưa có kỹ năng tính toán; khả năng suy luận còn nhiều hạn chế. Mặt khác thời gian dành cho việc giải bài tập trên lớp của hai bài học trên còn ít.

MỤC LỤC Đề mục I Tác giả sáng kiến II Lĩnh vực áp dụng III Thực trạng trước áp dụng sáng kiến IV Mô tả chất sáng kiến Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.2 Một số tốn ví dụ 1.3 Một số toán áp dụng 1.4 Nhận xét Hiệu Khả điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến Thời gian áp dụng sáng kiến V Kết luận Trang 2 2-3 - 22 23 - 24 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BÁO CÁO SÁNG KIẾN VẬN DỤNG KIẾN THỨC BÀI HỌC CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT ĐỂ GIẢI BẢI TẬP I – TÁC GIẢ SÁNG KIẾN - Họ tên: - Chức vụ: - Đơn vị: Trường THPT II – LĨNH VỰC ÁP DỤNG Phương pháp giải tập cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt cho học sinh lớp Làm tài liệu tham khảo cho học sinh lớp giáo viên giảng dạy mơn Vật Lí bậc THCS III – THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN Sau 11 năm giảng dạy Trường THPT Nà Bao đồng thời qua việc tìm hiểu, trao đổi chun mơn với đồng nghiệp thông qua tiết giảng dạy bồi dưỡng học sinh (HS) giỏi phụ đạo HS yếu Tơi nhận thấy đa số HS có ham mê học mơn Vật Lí, giải tập Vật Lí em chưa định hướng giải tốt chưa biết cách trình bày lời giải khoa học Đặc biệt dạy học: Cơng thức tính nhiệt lượng học: Phương trình cân nhiệt mức độ sách giáo khoa, Tôi thấy nhiều HS chưa biết suy luận từ công thức Q = mc∆t để tính đại lượng tương ứng mà đề yêu cầu Ở tập tổng hợp HS chưa hiểu đề kiến thức: Nguyên lí truyền nhiệt vận dụng linh hoạt công thức Qtỏa = Qthu vào nên kết học tập đa số HS chưa cao Mặt khác đặc điểm HS nhà trường chủ yếu em xa trường, dân tộc thiểu số, chưa có nhiều điều kiện học tập, gia đình chưa quan tâm mức… ảnh hưởng phần đến kết học tập Mặt khác nhận thấy thực trạng nêu tồn nguyên nhân sau: - HS chưa có phương pháp tổng quan để giải tốn Vật Lí - HS chưa hiểu chất tập chưa vận dụng tốt kiến thức, nguyên lí định luật Vật Lí … - HS chưa có kỹ tính tốn; khả suy luận nhiều hạn chế - Mặt khác thời gian dành cho việc giải tập lớp hai học cịn Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Năm học 2014 2015 Vận dụng kiến thức học công thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Trong năm ôn thi HSG mơn Vật Lí Đặc biệt kỳ thi GVDG cấp tỉnh năm học 2012 – 2013 kiểm tra lực giáo viên chun mơn có nội dung tập học nêu Số liệu điều tra trước thực SKKN Trước thực sáng kiến kinh nghiệm (SKKN) tiến hành kiểm tra khảo sát học sinh lớp Trường THPT Nà Bao số tập ứng với mức độ nội dung kiến thức ĐỀ KHẢO SÁT I – LÝ THUYẾT Câu Viết cơng thức tính nhiệt lượng Giải thích đại lượng cơng thức? Câu Viết phương trình cân nhiệt? Từ suy tính m2? Câu Nêu nguyên lí truyền nhiệt? II – BÀI TẬP Câu Để đun nóng lít nước từ 200C lên 400C, cần nhiệt lượng? Câu Người ta cung cấp cho 10 lít nước nhiệt lượng 840kJ Hỏi nước nóng lên thêm độ? Câu 3* Một nhiệt lượng kế chứa lít nước nhiệt độ 15 0C Hỏi nước nóng lên tới độ bỏ vào nhiệt lượng kế cân đồng thau khối lượng 500g nung nóng tới 1000C Lấy nhiệt dung riêng đồng thau 380J/kg.K, nước 4200J/kg.K Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho nhiệt lượng kế mơi trường bên ngồi Kết thu sau: Lớp Sĩ số 20 Giỏi SL Khá % SL 02 % 10% Trung bình SL % 10 50% Yếu SL 08 % 40% Kém SL % Xuất phát từ thực trạng nêu trên, mạnh dạn viết báo cáo SKKN: “Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải tập” Với mục đích giúp HS có phương pháp cách giải dạng tập chủ đề Đồng thời coi tài liệu tham khảo cho HS, phụ huynh HS đồng nghiệp trực tiếp giảng dạy mơn Vật Lí – Bậc THCS làm tài liệu ôn luyện bỗi dưỡng HS giỏi, phụ đạo HS yếu IV – MƠ TẢ BẢN CHẤT SÁNG KIẾN Tính mới, tính sáng tạo, tính khoa học Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Trong nhiều năm công tác đơn vị trường THPT Nà Bao, năm học 2003 – 2004 Cá nhân sinh hoạt tổ chun mơn (tổ Tốn – Lí); gồm 03 đồng chí giáo viên, chun mơn đào tạo: Tốn học, Vật lí dạy bậc học THCS Tính đến thời điểm năm học 2013 – 2014, đồng chí giáo viên tổ chưa viết SKKN có tên lĩnh vực trùng với tơi Q trình cơng tác tích lũy kiến thức tơi nhận thấy phần “Nhiệt học” có ý nghĩa quan trọng lĩnh vực: Khoa học – Kỹ thuật đời sống Chính lẽ tơi ấp ủ suy nghĩ, hướng tới viết SKKN Theo ý kiến chủ quan tôi: SKKN làm bật tiêu chí sau: a) Tính mới: Bổ sung đầy đủ phần lý thuyết tập dạng bản, nâng cao theo cấp độ, để HS có cách nhìn nhận cách tổng thể b) Tính sáng tạo: Mở rộng phần lý thuyết có đủ dạng tập mà SGK tiết học khóa chưa giấy thiệu Có thêm mục giúp hiểu sâu; nhìn xa hơn, học giải toán để HS suy ngẫm c) Tính khoa học: Trình bày nội dung lơgic, xác hợp lý 1.1 Cơ sở lý thuyết 1.1.1 Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên phụ thuộc yếu tố nào? - Nhiệt lượng phần nhiệt mà vật nhận thêm hay bớt trình truyền nhiệt - Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng nhiệt độ vật nhiệt dung riêng chất làm nên vật 1.1.2 Nhiệt dung riêng - Nhiệt dung riêng chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho kg chất để nhiệt độ tăng thêm 1oC (1K) - Kí hiệu: c; Đơn vị: J/kg.K 1.1.3 Cơng thức tính nhiệt lượng - Cơng thức tính nhiệt lượng thu vào: Q thu = m.c.∆t hay Q thu = m.c.(t2 – t1) Trong đó: + m khối lượng vật (kg) + ∆t độ tăng nhiệt độ vật (oC) + c nhiệt dung riêng chất làm nên vật (J/kg.K hay J/kg.độ) + Q nhiệt lượng thu vào vật (J) + t1, t2 nhiệt độ đầu nhiệt độ cuối vật (oC) 1.1.4 Lưu ý - Khi vật thu nhiệt nhiệt độ đầu nhỏ nhiệt độ cuối - Ngoài J, kJ đơn vị nhiệt lượng cịn tính calo, kcalo kcalo = 1.000 calo; 1calo ≈ 4,2J 1.1.5 Nguyên lý truyền nhiệt Khi có hai vật truyền nhiệt cho thì: - Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 - Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật cân ngừng lại - Nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào 1.1.6 Phương trình cân nhiệt  Nội dung kiến thức Phương trình cân nhiệt: Q tỏa = Q thu - Cơng thức tính nhiệt lượng tỏa ra: Q tỏa = m.c.∆t hay Q tỏa = m.c.(t1 – t2) - Cơng thức tính nhiệt lượng thu vào: Q thu = m.c.∆t hay Q thu = m.c.(t2 – t1) Lưu ý: Khi vật tỏa nhiệt nhiệt độ đầu lớn nhiệt độ cuối  Nội dung kiến thức Nếu khơng có trao đổi nhiệt (nhiệt) với mơi trường thì: Q thu vào = Q tỏa Q thu vào : Tổng nhiệt lượng vật thu vào (J) Q tỏa : Tổng nhiệt lượng vật tỏa (J) + Sự trao đổi nhiệt hai vật: m1c1(t1 – t) = m2c2(t – t2) (*) m1: khối lượng vật (kg) t1: nhiệt độ vật (oC) c1: nhiệt dung riêng chất làm vật (J/kg.K) m2: khối lượng vật (kg) t2: nhiệt độ vật (oC) c2: nhiệt dung riêng chất làm ta vật (J/kg.K) t: nhiệt độ cân (oC) Phương trình (*) viết dạng (với t2 < t < t1) m1c1(t1 – t) + m2c2(t2 – t) = Áp dụng cho hệ vật gồm nhiều vật trao đổi nhiệt với m1c1(t1 – t) + m2c2(t2 – t) + m3c3(t3 – t) + ……… + mncn(tn – t) =  Nội dung kiến thức Phương trình: Qtỏa = Qthu vào Vật tỏa nhiệt Vật thu nhiệt Khối lượng m1 (kg) m2 (kg) 0 t ban đầu t1 ( C) t2 (0C) t0 cuối t (0C) t (0C) Nhiệt dung riêng c1 (J/kg.K) c2 (J/kg.K) Ta có: Q1  m1.c1 (t1  t )  Q2  m2 c2 (t  t2 ) hay: m1.c1.t1  m2 c2 t2 1.1.7 Năng suất tỏa nhiệt nhiên liệu Q = q.m Q: nhiệt lượng nhiên liệu tỏa (J) q: suất tỏa nhiệt nhiên liệu (J/kg) m: khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy hồn tồn (kg) 1.1.8 Nhiệt nóng chảy Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học công thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Q = �.m Q: nhiệt lượng cần thiết vật thu vào để nóng chảy hồn tồn m (kg) chất nhiệt độ nóng chảy (J) m: khối lượng vật (kg) λ: nhiệt nóng chảy chất làm vật (J/kg) Khi chuyển từ thể lỏng sang thể rắn (đông đặc) nhiệt độ nóng chảy tỏa nhiệt lượng 1.1.9 Nhiệt hóa Q = L.m Q: nhiệt lượng cần thiết vật thu vào để hóa hồn tồn m (kg) chất nhiệt độ sơi (J) m: khối lượng vật (kg) L: nhiệt hóa chất làm vật (J/kg) Khi chuyển từ thể sang thể lỏng (ngưng tụ) nhiệt độ sơi tỏa nhiệt lượng 1.1.10 Giúp hiểu sâu Xem bảng nhiệt dung riêng số chất, ta thấy nhiệt dung riêng đất 800J/(kg.K) nước 4200J/(kg.K) Điều có nghĩa ta có lượng đất lượng nước với khối lượng nhau, ta muốn chúng nóng thêm lên số độ nhau, ta phải cung cấp cho nước nhiệt lượng gấp lần nhiệt lượng cần cung cấp cho đất Ngược lại, muốn chúng lạnh số độ nhau, nước phải nhiệt lượng gấp lần nhiệt lượng mà đất Có thể nói nước thay đổi nhiệt độ khó đất lần Điều giải thích miền gần biển, gần hồ lớn, có khí hậu ơn hịa miền xa khối nước lớn Khi trời nắng nóng, đất nóng nhanh nước nhiệt độ cao nhiệt độ nước Vì thế, vừa nhận nhiệt lượng Mặt Trời cung cấp, vừa truyền bớt phần nhiệt lượng cho nước biển, lại nguội bớt chút Khi trời lạnh đi, đất lạnh nhanh nước, nhiệt độ thấp nhiệt độ nước Vì vừa bớt nhiệt lượng đi, vừa nhận thêm nhiệt lượng mà nước biển truyền cho nó, đất ấm lên chút Như biển có tác dụng điều hịa khí hậu, làm cho miền đất lân cận đỡ nóng đỡ lạnh miền đất xa biển thời tiết thay đổi Nguyên lí truyền nhiệt định lí tổng quát truyền nhiệt Ta chứng minh nó, kinh nghiệm đời sống kinh nghiệm khoa học cho thấy truyền nhiệt tn theo ngun lí Khi ta nói nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh, giống nước chảy từ chỗ cao xuống chỗ thấp, cách so sánh để minh họa, chứng minh Trong phương trình cân nhiệt, Q tỏa Q thu vào tính cơng thức Q = m.c.∆t, ∆t = t1  t2 = t2  t1 Ở ∆t số học, nghĩa ta cần lấy nhiệt độ cao trừ nhiệt độ thấp, không cần quan tâm đâu nhiệt độ đầu, đâu nhiệt độ cuối Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học công thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Phương trình cân nhiệt xây dựng từ thuyết chất nhiệt người cơng nhận Các nhà vật lí cho chất nhiệt không tự sinh không tự đi, chảy từ vật sang vật khác, nhiệt lượng vật nóng tỏa phải nhiệt lượng vật lạnh thu vào Sau thuyết chất nhiệt bị loại bỏ phương trình cân nhiệt cơng nhận, phản ánh q trình diễn truyền nhiệt Cơ sở phương trình cân nhiệt định luật bảo tồn chuyển hóa lượng 1.1.11 Nhìn xa Cân nhiệt Nhiệt kế thơng thường chế tạo dựa ngun lí phát biểu đơn giản rằng: Khi hai vật cân nhiệt với vật thứ ba chúng cân nhiệt với Khi đặt thức ăn, ví dụ thịt, bánh, … vào lị nướng nhiệt lị nướng truyền sang thức ăn Q trình tiếp tục có cân nhiệt thức ăn khơng khí bên lị nướng Khi đó, thức ăn khơng khí bên lị nướng có nhiệt độ 1.1.12 Học giải tốn 1.1.12.1 Tính nhiệt lượng Nhiệt lượng vật thu vào tỏa phụ thuộc khối lượng, độ tăng giảm nhiệt độ vật nhiệt dung riêng chất làm vật: Q = mc∆t 1.1.12.2 Phương trình cân nhiệt Các bước giải tốn: + Bước 1: Tóm tắt, đổi đơn vị Do có hỗn hợp, nên thêm số vào đại lượng tương ứng vật + Bước 2: Xác định vật thu nhiệt, vật tỏa nhiệt (dựa vào so sánh nhiệt độ ban đầu nhiệt độ cuối hỗn hợp) Viết cơng thức tính nhiệt lượng thu vào hay tỏa vật + Bước 3: Viết phương trình cân nhiệt Q thu = Q tỏa Nhiệt lượng thu vào nhiệt lượng vật tăng nhiệt độ + Bước 4: Xác định đại lượng cần tìm dựa vào kết thu từ bước Viết đáp số ghi rõ đơn vị 1.2 Một số tập ví dụ Chủ đề: CƠNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT A - Dạng 1: Tính nhiệt lượng thu vào, khối lượng, nhiệt độ đầu hay nhiệt độ cuối nhiệt dung riêng vật bỏ qua hao phí nhiệt Phương pháp giải Áp dụng cơng thức tính nhiệt lượng thu vào: Qthu = m.c.∆t hay Qthu = m.c.(t2 – t1) Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Qthu Qthu hay m  c. t2  t1  c.t Qthu Q Nhiệt dung riêng: c  thu hay c  m. t2  t1  m.t Q Độ tăng nhiệt độ: t  thu m.c Q Q Nhiệt độ đầu vật: t2  t1  thu � t1  t2  thu m.c m.c Q Q Nhiệt độ sau vật: t2  t1  thu � t2  t1  thu m.c m.c Cơng thức tính khối lượng vật biết thể tích khối lượng: m = D.V Khối lượng vật: m  Bài tập Trong bảng nhiệt dung riêng số chất sách giáo khoa ta thấy nhiệt dung riêng chì 130J/kg.K a) Con số có ý nghĩa ? b) Tính nhiệt lượng thu vào kg chì để tăng nhiệt độ từ 20 oC đến 50oC Biết nhiệt dung riêng chì 130J/kg.K Giải a) Con số 130J/kg.K có ý nghĩa 1kg chì muốn tăng thêm oC (hay 1K) ta cần cung cấp cho nhiệt lượng 130J b) Nhiệt lượng thu vào 5kg chì để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 50oC : Q = m.c.(t2 – t1) = 5.130.(50 – 20) = 19500(J) Đáp số: b) Q = 19500(J) Bài tập Cần cung cấp nhiệt lượng để đun sơi lít nước từ 30 oC Biết ấm đựng nước làm nhơm có khối lượng 200g, nhiệt dung riêng nhôm nước 800J/kg.K 4200J/kg.K Khối lượng riêng nước 1000kg/m3 Bỏ qua nhiệt lượng mơi trường ngồi hấp thụ Tóm tắt mnh = 200g = 0,2kg ; Vn = 2lít → mn = 2kg t1 = 30oC ; t2 = 100oC cnh = 800J/kg.K ; cn = 4200J/kg.K Q = ? (J) Giải Nhiệt lượng thu vào ấm nhôm là: Qâ = mnh.cnh.(t2 – t1) = 0,2.880.(100 – 30) = 12320 (J) Nhiệt lượng thu vào lít nước là: Qn = mn.cn.(t2 – t1) = 2.4200.(100 – 30) = 58800 (J) Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Vì bỏ qua nhiệt lượng mơi trường hấp thụ nên nhiệt lượng thu vào ấm nước từ 30oC đến sôi là: Q = Qâ + Qn = 12320 + 58800 = 600320 (J) Đáp số: Q = 600320 (J) Bài tập Một vật làm thép 20oC, sau nhận thêm nhiệt lượng 184000J nhiệt độ lên đến 100oC Hỏi vật có khối lượng bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng thép 460J/kg.K Tóm tắt t1 = 20oC ; t2 = 100oC Q = 184000J ; c = 460J/kg.K m = ? (kg) Giải Q c. t2  t1  Q 184000   (kg) Khối lượng vật là: m  c. t2  t1  460.(100  20) Đáp số: m = (kg) Từ công thức: Q = m.c.(t2 – t1) � m  Bài tập Một vật có khối lượng kg nhận thêm nhiệt lượng 1188kJ nhiệt độ tăng thêm 150 oC Hỏi vật làm chất gì? Cho sử dụng bảng nhiệt dung riêng số chất sách giáo khoa Tóm tắt m = 9kg ; Q = 1188kJ = 1188000J ; ∆t = 150oC c = ? (J/kg.K) Giải Q Từ công thức: Q thu = m.c.∆t � c  thu m. t Q 1188000  880 (J/kg.K) Vậy nhiệt dung riêng: c  thu  m. t 9.150 Tra bảng nhiệt dung riêng số chất SGK ta thấy nhiệt dung riêng nhơm 880J/kg.K Vậy, chất làm nhơm Đáp số: Chất làm nhơm Bài tập Sau nhận thêm nhiệt lượng 2310kJ nhiệt độ tượng đồng lên đến 200oC Hỏi nhiệt độ ban đầu tượng đồng Biết khối lượng nhiệt dung riêng đồng 15kg 880J/kg.K (Bỏ qua nhiệt lượng môi trường xung quanh hấp thụ) Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Tóm tắt Q = 2310kJ = 2310000J ; t2 = 200oC m = 15kg ; c = 880J/kg.K t1 = ? (oC) Giải Q Q � t1  t2  Ta có: Q = m.c.(t2 – t1), suy ra: t2  t1  m.c m.c 2310000 t1  200   25o C 15.880 Đáp số: t1 = 25oC Bài tập Người ta cung cấp cho lít nước 130 oC nhiệt lượng 1470kJ Hỏi nước có sơi khơng? Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K (Bỏ qua nhiệt lượng mơi trường xung quanh hấp thụ) Tóm tắt Vn = 2lít → mn = 2kg ; t1 = 30oC Q = 1470kJ = 1470000J ; c = 4200J/kg.K t2 = ? (oC) Giải Q Q � t2  t1  Ta có: Q = m.c.(t2 – t1), suy ra: t2  t1  m.c m.c 1470000 t2  30   100o C 5.4200 Vậy nước bắt đầu sôi, chưa sôi Đáp số: t1 = 100oC B – Dạng 2: Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho vật không bỏ hao phí nhiệt Phương pháp giải Áp dụng cơng thức: Q cung cấp = Q vật thu + Q hao phí - Cách tính Q vật thu dạng - Cách tính Q hao phí , tùy theo đề bài, mà ta tính theo cách khác Bài tập Một khối chì hình lập phương, cạnh 20 cm nhiệt độ 27oC Khi nung nóng khối chì lên đến nhiệt độ nóng chảy lị nung cần cung cấp nhiệt lượng bao nhiêu? Biết khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy nhiệt dung riêng chì 11300kg/m3, 327oC 130J/kg.K Nhiệt lượng hao phí 40% nhiệt lượng lò cung cấp Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 10 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Giải Thể tích khối chì: V = 20 = 8000(cm3) = 8.10-3 (m3) Khối lượng khối chì: m = V.D = 8.10-3.11300 = 90,4 (kg) Gọi Q, Qc Qhp nhiệt lượng tỏa lò nung, nhiệt lượng thu vào khối chì nhiệt lượng hao phí Ta có: - Nhiệt lượng thu vào khối chì là: Qc = m.c.(t2 – t1) = 90,4.130.(327 – 27) = 3525600 (J) - Nhiệt lượng hao phí nhiệt lượng cung cấp lò là: Qhp = 0,4Q ; Q = Qc + Qhp = Qc + 0,4Q Từ đó, suy ra: 0,6Q = Qc Q � Q  c  5876000( J )  5876(kJ ) 0,6 Đáp số: Q = 5876(kJ) Bài tập Một bếp dầu có hiệu suất 50% Hỏi tỏa nhiệt lượng 3360 kJ đun sơi lít nước Biết nhiệt độ ban đầu nước 20 oC nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K Giải Nhiệt lượng thu vào nước: Qci = H.Qtp = 0,5.3360000 = 1680000(J) Qci 1680000   5(kg ) Ta có: Qci = mn.cn.(t2 – t1), suy ra: mn  cn (t2  t1 ) 4200.(100  20) Đáp số: mn = (kg) C – Dạng 3: Dựa vào phương trình cân nhiệt để tính đại lượng có liên quan bỏ qua hao phí nhiệt Phương pháp giải Áp dụng cơng thức tính nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra: Q th = m.c.∆t hay Q th = m.c.(t1 – t2) Q t = m.c.∆t hay Q t = m.c.(t2 – t1) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q t = Q th Nếu hai vật truyền nhiệt cho ta có: Qt = mt.ct.(t1t – t2) Qth = mth.cth.(t2 – t1th) Suy ra: mt.ct.(t1t – t2) = mth.cth.(t2 – t1th) (1) - Tính khối lượng vật tỏa nhiệt hay thu nhiệt Ta có: m c  t  t  m c  t  t  mt  th th 1th � mth  t t 1t ct  t1t  t2  cth  t2  t1th  - Tính nhiệt độ hỗn hợp sau cân nhiệt: Từ (1) ta có: mt.ct.t1t – mt.ct.t2 = mth.cth.t2 – mth.cth.tth suy ra: mt ct t1t  mth cth t1th mt.ct.t1t + mth.cth.t1th = (mt.ct + mth.cth).t2 � t2  mt ct  mth cth Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 11 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 - Tính nhiệt độ ban đầu vật tỏa nhiệt hay thu nhiệt: mth cth  t2  t1th  m c (t  t ) � t1t  th th 1th  t2 Từ (1) ta có: t1t  t2  mt ct mt ct mt ct  t1t  t2  m c (t  t ) � t1th  t2  t t 1t Suy ra: t2  t1th  mth cth mth cth Bài tập Một nhiệt kế có khối lượng 50g, nhiệt dung riêng 138J/kg.K nhiệt độ 10oC Đem nhiệt kế nhúng toàn vào 500g nước Nếu nhiệt kế 45oC, giá trị thực nhiệt độ nước nhúng nhiệt kế vào bao nhiêu? Nêu nhận xét (lấy nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K) Giải Nhiệt lượng mà nhiệt kế hấp thụ từ nước tỏa ra: Q1 = m1.c1.∆t1 = 0,050.138.(45 – 10) = 241,5J Phương trình cân nhiệt cho biết nhiệt lượng nhiệt kế hấp thụ vào nhiệt lượng tỏa nước: Ta có: Q2 = m2.c2.∆t2 = 241,5J 241,5 241.5   0,12o C Suy ra: t2  m2 c2 0.500.4200 Hay ∆t2 = t2 – t1 → t2 = t1 + 0,12oC = 45oC + 0,12oC = 45,12oC Vậy nhiệt độ thực nước 45,12oC Nhận xét: Nhiệt độ thực nước có cao so với nhiệt độ nhiệt kế chỉ, ta nhúng nhiệt kế vào nhiệt kế hấp thụ phần nhiệt lượng làm nhiệt độ nước giảm xuống Đây nguyên nhân gây sai số đo Đáp số: t2 = 45,12oC Bài tập Pha lít nước sơi 100 oC lít nước nguội 20oC ta thu hỗn hợp lít nước nhiệt độ bao nhiêu? (Bỏ qua mát nhiệt môi trường xung quanh) Giải - Hỗn hợp nước tích là: V = + = 15 (lít) - Nhiệt độ cuối t2 hỗn hợp là: Nhiệt lượng nước nguội thu: Qth = mnng.cnng.(t2 – t1nng) (1) Nhiệt lượng nước nóng tỏa ra: Qt = mnn.cnn.(t1nn – t2) (2) Theo phương trình cân nhiệt ta có: Qt = Qth (3) Từ (1), (2) (3) ta có: mnng.(t2 – t1nng) = mnn.(t1nn – t2) Suy ra: (mnn + mnng).t2 = mnng.t1nng + mnn.t1nn Từ đó, tính được: m t  mnn t1nn 9.20  6.100 t2  nng 1nng   25o C mnn  mnng 96 Đáp số: t2 = 25oC Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 12 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Bài tập Thả thỏi nhơm có khối lượng 0,44kg vào lít nước 80 oC nhiệt độ cuối nước sau cân nhiệt 75 oC Hỏi nhiệt độ ban đầu thỏi nhôm bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nước nhôm 4200J/kg.K 880J/kg.K Bỏ qua nhiệt lượng bình mơi trường ngồi hấp thụ Giải Gọi t1nh nhiệt độ cuối hỗn hợp có cân nhiệt Ta có: Nhiệt lượng nước tỏa ra: Qt = mn.cn.(t1n – t2) (1) Nhiệt lượng thỏi nhôm thu: Qth = mnh.cnh.(t2 – t1nh) (2) Theo phương trình cân nhiệt: Qt = Qth (3) Từ (1), (2) (3) ta có: mn.cn.(t1n – t2) = mnh.cnh.(t2 – t1nh) Suy ra: m c  t  t  m c  t  t  t2  t1nh  n n 1n � t1nh  t2  n n 1n mnh cnh mnh cnh mn cn  t1n  t2  1.4200. 80  75   75  �21o C Từ đó, ta tính được: t1nh  t2  mnh cnh 0,44.880 Đáp số: t1nh ≈ 21oC Bài tập Để có 50 lít nước 35 oC, người ta phải pha lít nước 20 oC với lít nước sôi? Cho biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K * Hướng dẫn tìm lời giải: - Gọi khối lượng nước hỗn hợp; nước 200C nước 1000C mhh; m1 m2 - Viết công thức nhiệt lượng nước tỏa nhiệt lượng nước thu vào Dựa vào phương trình cân nhiệt để xác định m m2 kết hợp với mhh giải hệ phương trình để kết toán yêu cầu * Kiến thức bổ trợ: - Bộ mơn tốn học lớp chưa có kiến thức giải hệ phương trình bằng: Phương pháp thế; phương pháp cộng đại số phương pháp đặt ẩn phụ Nên trình hướng dẫn HS, GV ngầm giới thiệu cho HS giải theo phương pháp - Kiến thức tốn 9: Giải hệ phương trình ax  by  c � (I) � ( a  b �0; a '2  b '2 �0 ) sau: a'x  b' y  c' � i Phương pháp Để giải hệ phương trình bậc hai ẩn phương pháp thế, ta cần tiến hành bước sau đây: Biểu diễn ẩn từ phương trình hệ qua ẩn Thay ẩn biểu thức biểu diễn vào phương trình cịn lại Giải phương trình ẩn nhận Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 13 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Tìm giá trị tương ứng ẩn lại Cách làm dựa vào quy tắc hệ phương trình Quy tắc diễn đạt phép biến đổi tương đương cần nhớ sau: Xét hệ phương trình (I) trên: a c � y   x  � b b � + Nếu b ≠ (I) ↔ (II) � c� �a � a ' x  b '�  x  � c ' � b� �b � b c � x   y  � a a � + Nếu a ≠ (I) ↔ (III) � c� �b � a '�  y  � b 'y  c ' � a� � �a ii Phương pháp cộng đại số Để giải hệ phương trình bậc hai ẩn phương pháp cộng đại số, ta cần tiến hành bước sau đây: Nhân hai vế phương trình hệ với số thích hợp (nếu cần) để đưa hệ cho hệ mới, hệ số ẩn (hoặc đối nhau) Trừ (hoặc cộng) vế phương trình hệ để khử bớt ẩn Giải phương trình ẩn thu Thay giá trị tìm ẩn vào hai phương trình hệ để tìm ẩn Cách làm dựa vào quy tắc cộng đại số hệ phương trình * Sử dụng máy tính để kiểm tra kết quả: - Máy tính bỏ túi CASIO: + fx-500 MS : Bước 1: Ấn phím: ON → MODE → MODE → chọn (EQN) → chọn (Unknowns) Bước 2: Nhập hệ số: a1; b1; c1; a2; b2; c2 → ấn phím = Bước 3: Đọc kết X Y + fx-570 MS: Bước 1: Ấn phím: ON → MODE → MODE → MODE → chọn (EQN) → chọn (Unknowns) Bước 2: Nhập hệ số: a1; b1; c1; a2; b2; c2 → ấn phím = Bước 3: Đọc kết X Y - Máy tính bỏ túi CASIO: fx-570 ES PLUS; fx-991 ES PLUS Bước 1: Ấn phím: ON → MODE → chọn (EQN) → chọn Bước 2: Nhập hệ số: a1; b1; c1; a2; b2; c2 → ấn phím = Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 14 Vận dụng kiến thức học công thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Bước 3: Đọc kết X Y + Bài tập: 4/ Dạng Khi kết thị X tương ứng m1; Y tương ứng m2 Giải Tóm tắt Vhh = 50 lít ; t1 = 20oC ; t2 = 100oC t = 35oC ; c = 4200J/kg.K m1 = ? lít ; m2 = ? lít Gọi m1 khối lượng nước 20oC ; m2 khối lượng nước sôi 100oC Nhiệt lượng nước lạnh thu vào: Q1 = m1.c.(t – t1) Nhiệt lượng nước nóng tỏa ra: Q2 = m2.c.(t2 – t) Áp dụng phương trình cân nhiệt ta có: Q1 = Q2 � m1.c.(t – t1) = m2.c.(t2 – t) � 15m1 = 65m2 (1) Mà: m1 + m2 = 50 (2) 15m1  65m2  � m  40,625l � � �1 Từ (1) (2) ta có hệ phương trình: � m1  m2  50 m2  9,375l � � o Vậy phải pha 40,625 lít nước 20 C với 9,37 lít nước sơi để có 50 lít nước 35oC Đáp số: m2 = 9,37 lít D – Dạng 4: Dựa vào phương trình cân nhiệt để tính đại lượng có liên quan khơng bỏ qua hao phí Phương pháp giải Áp dụng công thức: Q cung cấp = Q vật thu + Q hao phí - Cách tính Q vật thu dạng - Cách tính Q hao phí , tùy theo đề bài, mà ta tính theo cách khác Bài tập Đổ lít nước sôi vào nồi nhôm nhiệt độ 20 oC Nhiệt độ nồi nước sau cân nhiệt 45oC Hỏi khối lượng nồi nhôm bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nhôm nước 880J/kg.K 4200J/kg.K, nhiệt lượng môi trường xung quanh hấp thụ chiếm 30% nhiệt lượng nước tỏa Giải Gọi t2 nhiệt độ cuối nồi nước có cân nhiệt Ta có: Nhiệt lượng nước tỏa ra: Qt = mn.cn.(t1n – t2) (1) Nhiệt lượng nồi nhôm thu vào: Qnhth = mnh.cnh.(t2 – t1nh) (2) Nhiệt lượng mơi trường ngồi hấp thụ: Qmtth = 0,3.Qt = 0,3.mn.cn.(t1n – t2) (3) Theo phương trình cân nhiệt ta có: Qt = Qth (4) Từ (1), (2), (3) (4) ta có: Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 15 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 mn.cn.(t1n – t2) = mnh.cnh.(t2 – t1nh) + 0,3.mn.cn.(t1n – t2) Suy ra: mnh.cnh.(t2 – t1nh) = 0,7 mn.cn.(t1n – t2) Vậy, khối lượng nồi nhôm là: 0,7.mn cn  t1n  t2  0,7.5.4200.(100  90) mnh   �2,4(kg ) cnh  t2  t1nh  880.(90  20) Đáp số: mnh ≈ 2,4 (kg) E – Bài tập dạng khác Bài tập Trộn lẫn rượu vào nước, người ta thu hỗn hợp nặng 140 gam nhiệt độ t = 36oC Tính khối lượng nước rượu pha biết ban đầu rượu có nhiệt độ t1 = 19oC nước có nhiệt độ t2 = 100oC Nhiệt dung riêng rượu nước là: c1 = 2500J/kg.độ ; c2 = 4200J/kg.độ Giải Gọi m1, m2 khối lượng rượu nước - Nhiệt lượng rượu thu vào: Q1 = m1.c1.(t – t1) - Nhiệt lượng nước tỏa ra: Q2 = m2.c2.(t2 – t) Khi có cân nhiệt: Q1 = Q2 m1.c1.(t – t1) = m2.c2.(t2 – t) m1 c2 (t2  t ) 4200(100  36)   �6,3 m2 c1 (t  t1 ) 2500(36  19) m1 = 6,3 m2 Mặt khác: m1 + m2 = 140 (g) 6,3m1 + m2 = 7,3m2 = 140 → m2 = 19,18 (g) m1 = 6,3.m2 = 6,3.19,18 ≈ 120,82 (g) Vậy, khối lượng ban đầu: m1 = 120,82 (g); m2 = 19,18 (g) Đáp số: m1 = 120,82g; m2 = 19,18g Bài tập 2* Người ta đổ m1 (kg) nước nhiệt độ t1 = 60oC vào m2 (kg) nước đá nhiệt độ t2 = - 5oC Khi có cân nhiệt, lượng nước thu m = 50kg có nhiệt độ t = 25oC Tính m1, m2 Cho biết nhiệt dung riêng nước đá: c = 4200J/kg.độ; c2 = 2100J/kg.độ Nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg Giải - Nhiệt lượng nước tỏa đến có cân nhiệt: Q1 = m1.c1(t1 – t) - Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ đến 0oC: Q2 = m2.c2(0 – t) - Nhiệt lượng cần thiết để nước đá chảy hoàn toàn thành nước: Q3 = λ.m2 - Nhiệt lượng nước đá chảy thu vào để tăng nhiệt độ đến 25oC: Q4 = m2.c1(0 – t) Phương trình cân nhiệt: Q1 = Q2 + Q3 + Q4 Hay: m1.c1 (t1  t )  m2 c2 (0  t2 )  .m  m2 c1 (t  0) Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 16 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 � m1.c1 (t1  t )  m2  c2 (0  t2 )    c1 (t  0)  m1 c2 (0  t2 )    c1 (t  0) 2100(0  5)  3,4.105  4200(25  0)   m2 c1 (t1  t ) 4200(60  25) m1  3,1 m2 Mặt khác: m1 + m2 = 50kg m1  m2  50 m  37,8kg � � � �1 Nên ta có hệ phương trình: � m1  3,1m2  � m2  12,2kg � Đáp số: m1 = 37,8kg; m2 = 12,2kg ∎ Chú ý: Khi giải tập HS cần có định hướng - Tìm hiểu đề - Đưa cách giải - Nếu không viết nhiệt lượng: Q 1; Q2; Q3; Q4 phương trình cân nhiệt lúc này: Q1 = Q2 + Q3 + Q4 Điều dẫn đến kết sai Bài tập 3* Người ta dẫn 0,2 kg nước nhiệt độ t = 100oC vào bình chứa 1,5 kg nước nhiệt độ t2 = 15oC Tính nhiệt độ chung khối lượng nước bình có cân nhiệt Biết nhiệt dung riêng nhiệt hóa nước c = 4200J/kg.độ, L = 2,3.106J/kg.độ Giải Nếu 0,2 kg nước ngưng tụ hồn tồn tỏa nhiệt lượng: Q1 = m1.L = 0,2.2,3.106 (J) = 0,46.106 (J) Nếu 1,5 kg nước muốn nóng đến 100oC cần thu nhiệt lượng: Q2 = m2.c(t – t2) = 1,5.4200.(100 – 15) = 535500 (J) hay Q2 = 0,5355.106 (J) Nhận xét: Q2 > Q1 tức nhiệt lượng nước ngưng tụ hồn tồn khơng đủ để cung cấp cho 1,5 kg nước nóng tới 100 oC Điều cho thấy nhiệt độ hỗn hợp có cân nhiệt t < 100oC Nhiệt lượng nước thu vào: Q1 = m2.c(t – t2) Nhiệt lượng nước tỏa ngưng tụ hoàn toàn: Q2 = L.m1 Nhiệt lượng nước (của ngưng tụ) tỏa để có cân nhiệt : Q3 = m1.c(t1 – t) Phương trình cân nhiệt: Q1 = Q2 + Q3 L.m1  c( m1.t1  m2 t2 ) Hay: m2.c(t – t2) = L.m1 + m1.c(t1 – t) � t  c( m1  m2 ) Thay số: � t  2,3.106.0,2  4200(0,2.100  1,5.15)  89,4o C 4200(0,2  1,5) Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 17 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Khối lượng nước lúc đó: m = m1 + m2 = 1,5 + 0,2 = 1,7kg Vậy có cân nhiệt: - Nhiệt độ chung: t = 89,4oC - Khối lượng: m = 1,7kg Đáp số: t = 89,4oC ; m = 1,7kg Bài tập Người ta thả đồng thời 200g sắt nhiệt độ 80oC 450g đồng nhiệt độ 30oC vào 150g nước nhiệt độ 50oC Tính nhiệt độ cân Biết nhiệt dung riêng sắt, đồng nước 460J/kg.K, 400J/kg.K, 4200J/kg.K Giải Do nhiệt độ cân nên khơng biết xác nước tỏa nhiệt hay thu nhiệt Ta có phương trình: m1c1(t1 – t) + m2c2(t2 – t) + m3c3(t3 – t) = �t  m1c1t1  m2c2t2  m3c3t3 0,2.460.80  0,45.400.30  0,15.4200.50  �49o C m1c1  m2c2  m3c3 0,2.460  0,45.400  0,15.4200 Đáp số: t ≈ 49oC Bài tập Trộn lít nước 10oC lít nước 30oC vào nhiệt lượng kế có 10 lít nước có nhiệt độ là: A 10oC B 15oC Hình lít lít 10oC 30oC C 20oC D 25oC 10 lít T Giải Chọn C Giải thích chọn phương án Cách 1: 5c  t  10   5c  30  t  � 5t  50  150  5t � 10t  200 � t  20o C Hoặc: 5c  t  10   5c  30  t  � t  10  30  t � 2t  40 � t  20o C Cách 2: Theo phương trình cân nhiệt ta có: Q1 + Q2 = Q 5ct1  5ct2  10ct Hoặc: 5ct1  5ct2  10ct Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 18 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập � 5c(t1  t2 )  10ct Năm học 2014 2015 � 5c(t1  t2 )  10ct �  10  30   2t � t1  t2  2t � 10  30  2t � t  20o C � 40  2t � t  20o C Bài tập Trộn 25 lít nước sơi với 75 lít nước 15oC (Hình 2) Tính nhiệt độ cuối Hình 15oC T? 75 lít 100 lít o 100 C 25 lít * Hướng dẫn cách tìm lời giải: - m1 = 25kg; m2 = 75kg; mhh = 100kg (Quy ước: V = lít � m = kg) - Nhiệt dung riêng nước giống nhau; t nhiệt độ cuối - Khi đó: Q1 + Q2 = 100 - Giản ước: Q1 Q2 cho 25c Giải Phương trình cân nhiệt cho: 25c(100 – t) + 75c(t – 15) =100 (100 – t) + 3(t – 15) = 100 (*) t nhiệt độ cuối Từ (*) ta tính được: t = 22,5oC Đáp số: t = 22,5oC Bài tập Một người dùng nước bể, có nhiệt độ 200C để pha nước ‘ba sơi hai lạnh’ Hãy tính nhiệt độ nước pha * Hướng dẫn cách tìm lời giải: - ‘Ba’ ‘hai’ cụm từ ‘ba sơi hai lạnh’ có nghĩa ‘ba thể tích nhau’ ‘hai thể tích nhau’, chẳng hạn, ‘ba gáo nước sôi hai gáo nước lạnh’, ‘ba lít nước sơi ba lít nước lạnh’ - Đại lượng giống m gáo nước sôi; nhiệt dung riêng giống c (chất lỏng nước); nhiệt độ nước sôi nước lạnh lượng nước hỗn hợp trao đổi nhiệt cân theo nguyên lí truyền nhiệt - Nhiệt độ sôi là: 1000C; nhiệt độ nước để pha: 200C; nhiệt độ cuối là: t Giải Gọi m khối lượng gáo nước sôi nước lạnh Gọi t nhiệt độ cuối nước Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 19 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 Theo đề ta có phương trình cân nhiệt nước sơi nước lạnh là: 3m.c(100  t)  2m.c(t  t ) (1) Chia hai vế (1) cho m.c ta được: 3m.c(100  t)  2m.c(t  t ) � 3(100  t)  2(t  t )  2(t  20) � 300  3t  t  40 340 � 5t  340 � t   680 C Đáp số: t = 680C 1.3 Một số tập áp dụng 1.3.1 Chủ đề: Cơng thức tính nhiệt lượng Bài tập Tính nhiệt lượng cần truyền cho 500g nước để tăng nhiệt độ từ 25 oC lên 100oC Cho biết nhiệt dung riêng nước c = 4200J/kg.K Đáp số: Q = 157.500J Bài tập Xác định nhiệt dung riêng kim loại, biết phải cung cấp cho kim loại khoảng 57kJ làm cho 5kg kim loại 20oC nóng đến 50oC Kim loại chất gì? Đáp số: Kim loại đồng Bài tập Một lượng 25 kg nước thu 2100kJ đạt tới 30 oC Cho biết nhiệt độ nước trước đun? (c = 4200J/kg.K) Đáp số: t1 = 10oC Bài tập Nước uống hợp vệ sinh nước đun sơi để nguội lít nước sơi (100oC) nguội có nhiệt độ môi trường xung quanh 30oC tỏa nhiệt lượng bao nhiêu? Đáp số: Q = 294kJ Bài tập Một vật làm chì 30oC, sau nhận thêm nhiệt lượng 15600J nhiệt độ lên đến 90oC Hỏi vật có khối lượng bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng chì 130J/kg.K Đáp số: m = 2kg Bài tập Bạn Minh học lớp trường THPT Nà Bao, có khối lượng 45 kg Trong q trình luyện tập TDTT, chạy 30 phút thể sinh nhiệt lượng 200kJ Tính độ tăng nhiệt độ thể Minh trình vận Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 20 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 động nói Biết thể người có nhiệt dung riêng khoảng 3500J/kg.K Đáp số: ∆t ≈1,270C 1.3.2 Chủ đề: Phương trình cân nhiệt Bài tập Để có 1,2 kg nước nhiệt độ 36 oC người ta trộn nước 15 oC với nước 85oC Tính lượng nước loại Đáp số: 0,84kg 0,36kg Bài tập Để có kg nước 46oC người ta trộn lượng nước 15oC với lượng nước 95oC Tính khối lượng nước loại Đáp số: 3,06kg 1,94kg Bài tập Người ta thả thỏi đồng có khối lượng 0,5kg nhiệt độ 120 oC vào nồi nhơm có khối lượng 0,5kg đựng lít nước Sau thời gian, nhiệt độ thỏi đồng nước nhận nhiệt lượng độ? Đáp số: ∆t = 2,1oC Bài tập Người ta thả đồng thời 200g sắt 15 oC 450g đồng nhiệt độ 25oC 150g nước nhiệt độ 80oC Tính nhiệt độ cân nhiệt Cho nhiệt dung riêng sắt, đồng nước là: 460J/kg.K; 400J/kg.K 4200J/kg.K Đáp số: t = 62,4oC Bài tập Đổ lượng chất lỏng vào 40g nước nhiệt độ 100 oC Khi có cân nhiệt, nhiệt độ hỗn hợp 40oC, khối lượng hỗn hợp 160g Tìm nhiệt dung riêng chất lỏng đổ vào, biết nhiệt độ ban đầu 25 oC Nhiệt dung riêng nước c2 = 4200J/kg.K Đáp số: c1 = 5600J/kg.K Bài tập Tại xưởng rèn bác Bách Phúc Sen – Quảng Uyên, thợ rèn nhúng dao thép có khối lượng 2,5kg nóng đỏ nhiệt độ 900 0C vào bể nước lạnh Nước bể tích 200 lít có nhiệt độ với nhiệt độ ngồi trời, 270C Bỏ qua truyền nhiệt cho thành bể mơi trường xung quanh Hãy tính nhiệt độ dao có cân nhiệt Đáp số: t = 28,20C 1.4 Nhận xét Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 21 Năm học 2014 2015 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập B áo cáo SKKN này, Tôi triển khai đến HS lớp Báo cáo trước tổ chuyên môn hội đồng thẩm định NCKH, SKKN nhà trường Được đánh giá có tính sáng tạo thiết thực GV HS, phân loại dạng tập cho đối tượng HS Qua GVBM lấy làm tư liệu để nâng cao trình độ chun mơn giảng dạy, HS nắm kiến thức lý thuyết bản, mở rộng phương pháp giải kiểu Điều làm cho HS u thích môn học, đồng thời kết học tập tốt Như bước nâng cao chất lượng Dạy Học mơn SKKN có sở khoa học xây dựng sở lý thuyết khoa học nhà Bác học dày công nghiên cứu để lại, áp dụng vào thực hành giải tốn Vật Lí … linh hoạt, có sáng tạo vào dạng tập mức độ từ đến nâng cao, thiết thực trình dạy học dạy học theo chủ đề tập Hiệu 2.1 Số liệu điều tra trước thực SKKN Lớp Sĩ số 20 Giỏi SL Khá % SL 02 % 10% Trung bình SL % 10 50% Yếu SL 08 % 40% Kém SL % 2.2 Số liệu điều tra sau thực báo cáo SKKN Lớp Sĩ số 20 Giỏi SL 01 Khá % 5% SL 05 % 25% Trung bình SL % 12 60% Yếu SL 02 % 10% Kém SL % 2.3 Nhận xét * Biểu đồ so sánh Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 22 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 * Phân tích biểu đồ Nội dung Tăng Giảm Giỏi 01 – 5% Khá 03 – 15% Trung bình 02 – 10% Yếu Kém 06 – 30% Khả điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến - Sáng kiến giành cho GV HS mơn Vật Lí 8, áp dụng rộng rãi trường THCS & THPT có hai cấp học tỉnh - Điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: + Giáo viên: - Soạn nội dung tập Word Powerpoint - Bảng phụ ghi nội dung phương pháp giải tập - Phiếu tập phát cho HS - Máy tính cầm tay + Học sinh: - Sách giáo khoa, sách tập - Đồ dùng học tập (gồm máy tính cầm tay, giấy nháp, ….) Thời gian áp dụng sáng kiến Áp dụng cho HS lớp năm học 2014 – 2015 (Bồi dưỡng HS giỏi, phụ đạo HS yếu kém) năm học M V – KẾT LUẬN ơn tự nhiên nói chung mơn Vật Lí nói riêng mơn học khó, đặc biệt HS sống vùng có điều kiện kinh tế khó khăn trường THPT Nà Bao – Huyện Nguyên Bình Do yêu Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy mơn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 23 Vận dụng kiến thức học cơng thức tính nhiệt lượng phương trình cân nhiệt để giải bải tập Năm học 2014 2015 thích HS mơn ít, nhận thấy số HS phải có học lực trở lên Do nhận thấy người GV lên lớp bên cạnh việc chuẩn bị cẩn thận, chu đáo, phải sáng tạo, vận dụng linh hoạt phương pháp để truyền tải tới HS nội dung kiến thức mà em cần lĩnh hội Bản thân sau thực sáng kiến kinh nghiệm này, nhận thấy đa số em đọc tài liệu, chuẩn bị đầy đủ trước đến lớp, có ý thức ham học Các em HS yếu, trung bình hiểu nhanh hơn, tự làm dạng tập tương tự, HS có tiến vượt bậc Có thành cơng nói nhờ có cố gắng nỗ lực Thầy trị chúng tơi, kết đạt chưa thật mong muốn, chất lượng kiểm tra ý thức tự học em HS tăng lên Do với SKKN tin tưởng thân thực thành cơng năm học chia sẻ cho bạn đồng nghiệp tỉnh thực Trên báo cáo SKKN Mong hội đồng giám khảo, thầy cô giáo đồng nghiệp bạn đọc động viên; góp ý chân thành để báo cáo SKKN hồn thiện tốt năm học kế tiếp, thành công nhiều Xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG SÁNG KIẾN CƠ SỞ Nà Bao, ngày 06 tháng 04 năm 2015 NGƯỜI BÁO CÁO Long Mã Liêm Chu Tuấn Khang Giáo viên: Chu Tuấn Khang – Đơn vị: Trường THPT Nà Bao Giảng dạy môn: Tốn; Vật Lí – Bậc THCS Trang 24 ... Một vật có khối lượng kg nhận thêm nhiệt lượng 1 188 kJ nhiệt độ tăng thêm 150 oC Hỏi vật làm chất gì? Cho sử dụng bảng nhiệt dung riêng số chất sách giáo khoa Tóm tắt m = 9kg ; Q = 1 188 kJ = 1 188 000J... + m2 = 7,3m2 = 140 → m2 = 19, 18 (g) m1 = 6,3.m2 = 6,3.19, 18 ≈ 120 ,82 (g) Vậy, khối lượng ban đầu: m1 = 120 ,82 (g); m2 = 19, 18 (g) Đáp số: m1 = 120 ,82 g; m2 = 19,18g Bài tập 2* Người ta đổ m1 (kg)... = m.c.∆t � c  thu m. t Q 1 188 000  88 0 (J/kg.K) Vậy nhiệt dung riêng: c  thu  m. t 9.150 Tra bảng nhiệt dung riêng số chất SGK ta thấy nhiệt dung riêng nhơm 88 0J/kg.K Vậy, chất làm nhơm Đáp