Đang tải... (xem toàn văn)
Trong những năm gần đây, Nghị quyết Đại hội Đảng và nhiều văn kiện khác của Nhà nước, của Bộ giáo dục đều nhấn mạnh việc đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ quan trọng của tất cả các cấp học và bậc học ở nước ta nhằm góp phần đào tạo những con người tích cực, tự giác, năng động, sáng tạo, có năng lực giải quyết vấn đề, biết vận dụng kiến thức đã học. Nghị quyết đại hội Đảng toàn quốc lần thứ XI đã khẳng định: “Giáo dục và đào tạo có sứ mệnh nâng cao dân trí, phát triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, góp phần quan trọng xây dựng đất nước, xây dựng nền văn hóa và con người Việt Nam”. 1 Một trong những định hướng quan trọng của việc đổi mới dạy học hiện nay đó là tăng cường hơn nữa tính phân hóa trong giáo dục, nhằm đáp ứng được nhu cầu và nguyện vọng học tập của các đối tượng học sinh khác nhau, dựa trên cơ sở những khác biệt của học sinh về tâm lý, năng lực tiếp thu và khả năng học tập. Trong giai đoạn hiện nay, giai đoạn Công nghiệp hóa Hiện đại hóa đất nước thì mục tiêu bồi dưỡng nhân tài càng được quan tâm nhiều hơn. Việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường phổ thông chính là bồi dưỡng nhân tài cho tương lai, đây là việc làm có ý nghĩa rất quan trọng đối với người giáo viên nói riêng và Ngành giáo dục nói chung. Vì vậy có thể nói việc bồi dưỡng học sinh giỏi là nhiệm vụ then chốt trong mỗi nhà trường, là thành quả để tạo lòng tin đối với phụ huynh học sinh và là cơ sở tốt trong việc xã hội hóa giáo dục. Ngược lại chất lượng học sinh giỏi cũng phản ánh năng lực dạy học của giáo viên đặc biệt là năng lực chuyên sâu của bộ môn. Xuất phát từ những yêu cầu của xã hội, của ngành đối với việc dạy học nói chung, đối với môn Vật lí nói riêng, là giáo viên trực tiếp giảng dạy bộ môn Vật lý bản thân tôi luôn xác định ngoài các nhiệm vụ chuyên môn thì việc bồi dưỡng học sinh giỏi cũng là một trong những nhiệm vụ cần được hết sức quan tâm và đầu tư.
Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Häc Chủ đề NHIỆT HỌC A TÓM TẮT LÝ THUYẾT Nguyên lý truyền nhiệt ▫ Nếu có hai vật trao đổi nhiệt thì: + Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp + Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật dừng lại + Nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào Công thức nhiệt lượng tỏa hay thu vào + Nhiệt lượng vật thu vào đề nóng lên: Qthu = mcΔt = mc(t2 – t1) + Nhiệt lượng vật tỏa để lạnh đi: Qtỏa = mcΔt = mc(t1 – t2) Trong đó: Qthu và Qtỏa là nhiệt lượng, đơn vị là J m là khối lượng vật, đơn vị là kg c là nhiệt dung riêng chất làm vật, đơn vị là J/(kg.K) Δt là độ tăng hay giảm nhiệt độ, đơn vị 0C K t1, t2 tương ứng là nhiệt độ lúc đầu và sau Chú ý: ▪ Nhiệt lượng phần nhiệt mà vật nhận hay bớt ▪ Nhiệt lượng vật cần thu vào đề nóng lên phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng nhiệt độ vật nhiệt dung riêng chất làm vật Phương trình cân nhiệt Qtỏa = Qthu Chú ý: * Trong cơng thức Qthu Δt gọi là độ tăng nhiệt độ, bằng nhiệt độ sau trừ nhiệt độ đầu (Δt = t2 – t1) * Trong cơng thức Qtỏa Δt gọi là độ giảm nhiệt độ, bằng nhiệt độ trước trừ nhiệt độ sau (Δt = t1 – t2) Sự chuyển thể + Đa số chất chuyển thể đạt đến nhiệt độ xác định gọi nhiệt chuyển thể Trong suốt trình chuyển thể, nhiệt độ khối chất không thay đổi + Nhiệt lượng vật cần thu vào (tỏa ra) để chuyển thể nhiệt độ chuyển thể tính cơng thức: Q = m.λ + Nhiệt lượng truyền qua ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu xạ nhiệt + Nhiệt lượng ln truyền từ vật nóng sang vật lạnh hai vật có nhiệt độ Dạng 1: TÍNH NHIỆT LƯỢNG VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG LIÊN QUAN + Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên: Qthu = mcΔt = mc(t2 – t1) (với t2 > t1 nên Δt gọi là độ tăng nhiệt độ vật thu nhiệt) + Nhiệt lượng vật tỏa để lạnh đi: Qtỏa = mcΔt = mc(t1 – t2) (với t1 > t2 nên Δt gọi là độ giảm nhiệt độ vật tỏa nhiệt) Ví dụ 1: Người ta cung cấp lít nước nhiệt độ t = 250C nhiệt lượng 919,6 kJ Hỏi nhiệt độ nước sau cung cấp nhiệt lượng bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng khối lượng riêng nước c = 4180 J/kg.K D = 103 kg/m3 Hướng dẫn: Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang ChiÕn thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Học + Khối lượng nước: m = D.V = 103.0,004 = 4kg + Khi thu nhiệt lượng Q nhiệt độ nước tăng từ t1 = 250C lên t2 Theo cơng thức thu nhiệt ta có: Q = mc(t2- t1) ⇒919,6.103 = 4.4180(t2- 25) ⇒ t2 = 800C Ví dụ 2: Một bếp dầu đun sơi 1,25kg nước đựng ấm nhơm khối lượng 0,4kg sau thời gian t1 = 12 phút nước sôi Nếu dùng bếp để đun 2,5kg nước điều kiện sau nước sơi? Cho nhiệt dung riêng nước nhôm c = 4200J/kg.K; c2 = 880J/kg.K Biết nhiệt bếp dầu cung cấp cách đặn Hướng dẫn: Gọi Q1 Q2 nhiệt lượng cần cung cấp cho nước vào ấm nhôm hai lần đun; m 1, m2 khối lượng nước lần đun đầu sau, m3 khối lượng ấm nhôm + Nhiệt lượng phải cung cấp cho lần: + Do nhiệt tỏa cách đặn, thời gian đun lâu nhiệt tỏa lớn Nghĩa nhiệt lượng cung cấp tỉ lệ thuận với thời gian nên: Q = k.t (với k là hằng số, t là thời gian) Ap dụng cho hai lần đun ta có: t2 = = 23,246 phút BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Một ấm nhơm có khối lượng m1 = 500 g chứa lít nước nhiệt độ t = 250C Tính nhiệt lượng tối thiểu để đun sơi nước ấm Cho biết nhiệt dung riêng nhôm nước c1 = 880J/kg.K c2 = 4200J/kg.K, khối lượng riêng nước D = g/cm3 Bài 2: Tính nhiệt lượng mà thể hấp thụ từ nước uống cốc tích 200ml nhiệt độ 400C Biết nhiệt độ thể người 370C, nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K, khối lượng riêng nước D = 1000kg/m3 Bài 3: Một bếp dầu đun sơi lít nước đựng ấm nhơm khối lượng 300 gam sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp để đun lít nước điều kiện sau nước sơi? Cho nhiệt dung riêng nước nhôm c = 4200J/kg.K; c2 = 880J/kg.K Biết nhiệt bếp dầu cung cấp cách đặn Khối lượng riêng nước D = 1000kg/m Bài 4: Có bếp dầu A, ấm nước B, C làm nhôm chứa nước nhiệt độ Biết khối lượng ấm m = 0,5 kg, nước ấm B C tương ứng m 2m1 Nếu dùng bếp A để đun ấm nước B thời gian t =12 (phút) nước sơi Nếu dùng bếp A để đun ấm nước C sau thời gian t2 = 20 (phút) nước sôi Cho nhiệt bếp dầu cung cấp cách đặn việc hao phí mơi trường khơng đáng kể Cho nhiệt dung riêng ấm nhôm nước c = 880J/Kg.K c1 = 4200J/kg.K Xác định m1 Bài 5: Đun nước thùng dây nung nhúng nước có cơng suất 1,2 kW Sau phút nước nóng lên từ 800C đến 900C Sau người ta rút dây nung khỏi nước thấy sau phút nước thùng nguội 1,5 0C Coi nhiệt tỏa môi trường cách đặn Hãy tính khối lượng nước đựng thùng Bỏ qua hấp thụ nhiệt thùng Biết nhiệt dung riêng nước c = 4200J/kg.K Bài 6: Một thỏi đồng có khối lượng 3,5 kg nhiệt độ 260 0C Sau tỏa nhiệt lượng 250 kJ nhiệt độ bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng đồng 380J/kg.K Bài 7: Tính nhiệt dung riêng miếng kim loại A Biết phải cung cấp cho kg kim loại 200C nhiệt lượng 57 kJ để nóng lên đến 50 0C, kim loại tên gì? Cho biết nhiệt dung riêng số kim loại sau: nhôm 880J/Kg.K; thép 460J/Kg.K; đồng 380J/Kg.K; 130J/Kg.K Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: NhiÖt Häc HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 1: + Đổi V = lít = 0,002 m3, m1 = 500g = 0,5kg D = g/cm3 = 1000 kg/m3 + Khối lượng nước là: m2 = DV = 1000.0,002 = 2kg + Nhiệt lượng tối thiểu phải đủ cung cấp cho ấm nước tăng lên nhiệt độ 100 0C nước sơi Do ta có: Q = (m1c1 + m2c2)(t2 – t1) = 663000J = 663kJ Bài 2: + Đổi V = 200 ml = 0,2 lít = 0,2.10-3 m3, D = 1000 kg/m3 + Khối lượng nước là: m2 = DV = 1000.0,2.10-3 = 0,2kg + Nhiệt lượng mà thể hấp thụ từ nước uống: Q = mc(t2 – t1) = 0,2.4200.(40 – 37) = 2520J Bài 3: Gọi Q1 Q2 nhiệt lượng cần cung cấp cho nước ấm nhôm hai lần đun; m khối lượng nước lần đầu, m2 khối lượng ấm nhơm + Vì thể tích nước tăng lần nên khối lượng nước tăng lần Vậy khối lượng nước đun lần 2m1 + Nhiệt lượng phải cung cấp cho lần: + Do nhiệt tỏa cách đặn, thời gian đun lâu nhiệt tỏa lớn Nghĩa nhiệt lượng cung cấp tỉ lệ thuận với thời gian nên: Q = k.t (với k là hằng số, t là thời gian) Ap dụng cho hai lần đun ta có: + Lại có: m1 = D.V = kg t2 = 19,41 phút Bài 4: Gọi Q1 Q2 nhiệt lượng cần cung cấp bếp A cho ấm nước B C + Nhiệt lượng phải cung cấp cho bếp: + Do nhiệt tỏa cách đặn, thời gian đun lâu nhiệt tỏa lớn Nghĩa nhiệt lượng cung cấp tỉ lệ thuận với thời gian nên: Q = k.t (với k là hằng số, t là thời gian) Ap dụng cho hai ấm ta có: m1 = 0,21 kg Bài 5: Gọi m khối lượng nước thùng + Khi không dùng dây nung sau phút nhiệt độ giảm Δt = 1,50C nên suy nhiệt lượng hao phí môi trường xung quanh phút là: ΔQ = mcΔt = 1,5mc + Nhiệt lượng dây nung tỏ (cung cấp) thời gian phút : Q = P.t = (1,2.103).(3.60) = 216000J + Nhiệt lượng thu vào nước: Q’ = mc(t2 – t1) = mc(90 – 80) = 10mc + Theo định luật bảo toàn lượng, nhiệt lượng mà dây nung cung cấp phút phải tổng nhiệt lượng nước thu vào nhiệt lượng tỏa môi trường xung quanh: Q = Q’ + 3ΔQ ⇔ 216000 = 10mc + 3.1,5mc 14,5mc = 216000 m = 3,55 kg Bài 6: Đổi Q = 250kJ = 250.103J + Khi tỏa nhiệt nhiệt độ thổi đồng giảm Gọi t1 nhiệt độ ban đầu, t2 nhiệt độ sau Theo đề ta có: t1 = 2600C + Nhiệt lượng tỏa đồng hạ nhiệt từ t1 xuống t2 Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ §Ị 4: NhiƯt Häc Q = mc(t1 – t2) t2 = t1 - = 260 - = 720C + Vậy sau tỏa nhiệt lượng 250kJ nhiệt độ thỏi đồng gần 720C Bài 7: Đổi 57kJ = 57000J + Gọi c nhiệt dung riêng kim loại + Nhiệt lượng thu vào miếng kim loại để nhiệt độ tăng từ t = 200C đến nhiệt độ t2 = 500C là: Q = mc(t2 – t1) c = = 380 (J/kg.K) + Đối chiếu với số liệu đề cho suy kim loại đồng Dạng BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN SỰ TRAO ĐỔI NHIỆT Loại Trao đổi nhiệt chưa dẫn đến chuyển thể Dựa vào phương trình cân nhiệt: Qtỏa = Qthu + Nếu hỗn hợp có chất: chất có m 1, c1, nhiệt độ ban đầu t1 chất có m2, c2, nhiệt độ ban đầu t2 Khi cân nhiệt, nhiệt độ hỗn hợp t Ta có: m1c1(t1 – t) = m2c2(t – t2) t = + Nếu có hỗn hợp gồm nhiều chất thì: Từ hai chất ta khái quát cho n chất sau: t = Chú ý: Khi trộn chất có nhiệt độ t < t2 hỗn hợp có nhiệt độ t luôn thỏa mãnđiều kiện sau: t1 < t < t2 Ví dụ 1: Người ta thả thỏi đồng nặng 400 g nhiệt độ 80 oC 0,25 lít nước nhiệt độ 18 oC Hãy xác định nhiệt độ có cân nhiệt Cho nhiệt dung riêng đồng c 1= 400 J/kg.K nhiệt dung riêng nước c2= 4200 J/kg.K Biết khối lượng riêng nước D = 1000 kg/m3 Hướng dẫn + Gọi m1, t1 m2, t2 khối lượng, nhiệt độ ban đầu đồng nước + Khối lượng 0,25 lít nước: m2 = D.V= 0,25 kg + Gọi nhiệt độ cân hỗn hợp t Ta có phương trình cân nhiệt hỗn hợp sau: m1c1 (t1 − t ) = m2c2 (t − t2 ) ⇔ m1c1t1 − m1c1t = m2c2t − m2c2t m c t + m2c2t2 ⇒t = 11 = 26, 20 C m1c1 + m2c2 Ví dụ 2: Để xác định nhiệt độ lị, người ta đốt cục sắt có khối lượng m1 = 0,3kg thả nhanh vào bình chứa m2 = 4kg nước có nhiệt độ ban đầu t2 = 80 C Nhiệt độ cuối bình t = 16 C Hãy xác định nhiệt độ lò Bỏ qua trao đổi nhiệt với c = 460 J / ( kg K ) vỏ bình Nhiệt dung riêng sắt nhiệt dung riêng nước c2 = 4200 J / ( kg K ) Hướng dẫn: Gọi t1 nhiệt độ ban đầu khối sắt, nhiệt độ lị + Nhiệt lượng tỏa cục sắt: + Nhiệt lượng thu vào nước: Qtña = m1.c1.( t1 − t) Qthu = m2 c2 ( t − t2 ) Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang ChiÕn th¾ng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Học Q = Qthu ⇔ m1.c1.( t1 − t) = m2.c2.( t − t2 ) + Khi cần nhiệt ta có: tña 0,3.460 ( t − 16 ) = 4.4200 ( 16 − ) ⇒ t1 = 9900 C Thay số ta có: Ví dụ 3: Trộn lẫn rượu nước người ta thu hỗn hợp nặng m = 140 g nhiệt độ 36 C Tính khối lượng m1 rượu khối lượng m2 nước trộn Biết ban đầu rượu có nhiệt độ t1 = 190 C nước có nhiệt độ t2 = 1000 C , cho biết nhiệt dung riêng rượu 2500 J / ( kg K ) ; 4200 J / ( kg K ) nước Hướng dẫn: + Theo tổng khối lượng rượu nước 0,14kg nên: m1 + m2 = 0,14 (1) + Nhiệt lượng nước tỏa ra: + Nhiệt lượng rượu thu vào là: + Theo PTCB nhiệt: Q2 = m2c2 ( t2 − t ) = m2 4200.64 = 268800m2 Q1 = m1.c1 ( t − t1 ) = m1.2500.17 = 42500m1 Q1 = Q2 ⇔ 42500m1 = 268800m2 ⇒ m1 = 2688 m2 425 (2) 2688 m2 + m2 = 0,14 ⇒ m2 = 0,02kg + Thay (2) vào (1) ta được: 425 2688 2688 m1 = m2 = 0,02 = 0,12kg 425 425 + Từ (2) ta có: Vậy ta phải pha trộn 0,02kg nước vào 0,12kg rượu để thu hỗn hợp nặng 0,14kg 36 C Ví dụ 4: Một cục đồng khối lượng nặng m1 = 0,5kg nung nóng đến nhiệt độ t1 = 917 C thả vào chậu chứa m2 = 27,5kg nước nhiệt độ t2 = 15,5 C Khi cân nhiệt độ nhiệt độ chậu t = 17 C Hãy xác định nhiệt dung riêng đồng Nhiệt dung riêng c = 4200 J / ( kg K ) nước Bỏ qua trao đổi nhiệt với chậu môi trường Hướng dẫn: Gọi c1 nhiệt dung riêng cục đồng Q = m1.c1 ( t1 − t ) = 0,5.c1.900 = 450c1 + Nhiệt lượng tỏa cục đồng: Q = m2c2 ( t − t ) = 27,5.4200.1,5 = 173250 + Nhiệt lượng thu vào nước: Q = Q2 ⇔ 450c1 = 173250 ⇒ c1 = 385 J / ( kg.K ) + Theo PTCB nhiệt: Ví dụ 5: Có hai binh cách nhiệt, bình thứ chứa m1 = 3kg nước t1 = 80 C , bình thứ hai chứa m2 = 5kg nước t2 = 20 C Người ta rót lượng nước có khối lượng m từ bình vào bình Khi bình cân nhiệt t, người ta lại rót lượng nước có khối lượng m từ bình sang bình 1, nhiệt độ bình sau cân t ' = 77,92 C a) Xác định lượng nước m rót mối lần nhiệt độ cân bình b) Nếu tiếp tục thực lần thứ 2, tìm nhiệt độ cân bình Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: NhiƯt Häc Hướng dẫn: a) Giả sử rót lượng nước m từ bình sang bình 2, nhiệt độ cân bình t Phương trình cân nhiệt: mc ( t − t1 ) = m2c ( t2 − t ) ⇔ m ( t − t1 ) = m2 ( t − t ) (1) Tương tự lần rót nhiệt độ cân bình t ' = 77,92 C lượng nước bình m − m) lúc cịn ( nên ta có phương trình cân nhiệt là: mc ( t − t ') = ( m1 − m ) c ( t '− t ) ⇔ m ( t − t ') = ( m1 − m ) c ( t '− t1 ) ⇔ m ( t − t '+ t '− t1 ) = m1 ( t '− t1 ) ⇒ m ( t − t1 ) = m1 ( t '− t1 ) (2) Từ (1) (2) ta có: m1 ( t '− t1 ) + m2t = 21,2480 C m2 m1 ( t '− t1 ) 65 m = = kg ≈ 0,1kg t − t1 ) 612 ( t = 21, 248 C Thay vào (2) ta có: b) Từ (1) ta rút công thức tổng quát nhiệt độ cân bình 2, rót từ bình sang m2 ( t2 − t ) = m1 ( t '− t1 ) ⇒ t = t= mt1 + m2t2 m + m2 bình 2: Từ (2) ta rút công thức tổng quát nhiệt độ cân bình 1, rót từ bình trở lại t'= m ( t − t1 ) + m1t1 m1 bình 1: Trong đó: t1 t2 nhiệt độ ban đầu bình t nhiệt độ cân bình sau rót khối lượng m từ bình sang bình t’ nhiệt độ cân bình sau rót khối lượng m từ bình sang bình Vì sau rót từ bình sang bình lại rót trở lại từ bình sang bình 1, lúc nhiệt độ bình 0 bình t1 = 77,92 C t2 = 21, 248 C Bây ta thực rót m = 0,1kg nước từ bình sang bình cân nhiệt độ bình t Ta có: t= mt1 + m2t2 0,1.77,92 + 5.21, 248 = = 22,360 C m + m2 0,1 + Bây ta tiếp tục rót bình sang bình cân nhiệt độ bình t ' Ta có: m ( t − t1 ) + m1t1 0,1( 22,36 − 77,92 ) + 3.77,92 t'= = = 76,07 C m1 Loại Trao đổi nhiệt có chuyển thể chất + Sự chuyển chất từ thể rắn sang thể lỏng gọi nóng chảy, ngược lại chuyển từ thể lỏng sang thể rắn gọi đông đặc Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang ChiÕn thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Học + Sự chuyển chất từ thể lỏng sang thể gọi hóa hơi, ngược lại chuyển từ thể sang thể lỏng gọi ngưng tụ Sự hóa mặt thống chất lỏng gọi bay + Nhiệt lượng thu vào nóng chảy tỏa đơng đặc: Q = m.λ Trong đó: Q: nhiệt lượng tỏa hay thu vào, đơn vị J λ : nhiệt nóng chảy – nhiệt lượng cần thiết cho 1kg chất chuyển từ thể rắn sang thể lỏng, đơn vị λ J/kg + Nhiệt lượng tỏa ngưng tụ thu vào bay hơi: Q = m.L Trong đó: Q: nhiệt lượng tỏa hay thu vào, đơn vị J L: nhiệt hóa – nhiệt lượng cần thiết cho 1kg chất chuyển từ thể lỏng sang thể hơi, đơn vị L J/kg Chú ý: Một chất bắt đầu nóng chảy nhiệt độ bắt đầu đơng đặc nhiệt độ Trong suốt thơi gian nóng chảy hay đơng đặc nhiệt độ khơng đổi chất nóng chảy hay đơng đặc nhiệt độ định, nhiệt độ gọi nhiệt độ nóng chảy hay đơng đặc Nhiệt lượng tỏa ngưng tụ nhiệt lượng thu vào bay Kiểu Sự chuyển thể xảy hoàn toàn Sự chuyển thể xong, chất chuyển từ thể sang thể khác Ví dụ 6: Nói nhiệt nóng chảy nước đá 3, 4.10 J / kg Điều có ý nghĩa gì? Tính nhiệt lượng cần để làm nóng chảy 4kg nước đá C Hướng dẫn: + Nói nhiệt độ nóng chảy nước đá 3, 4.10 J / kg có nghĩa để làm 1kg nước đá 00 C nóng chảy thành nước 00 C cần nhiệt lượng 3, 4.10 J / kg + Ta có nhiệt nóng chảy là: λ = 3, 4.10 J / kg + Nhiệt lượng cần để làm nóng chảy 4kg nước đá C là: Q = mλ = 4.3, 4.105 = 136.10 J Ví dụ 7: Nói nhiệt hóa nước 2,3.10 J / kg Điều có ý nghĩa gì? Tính nhiệt lượng cần để làm hóa 100g nước 100 C Hướng dẫn: + Nói nhiệt hóa nước 2,3.10 J / kg có nghĩa để làm 1kg nước 100 C hóa thành hồn tồn cần nhiệt lượng 2,3.10 J / kg + Ta có nhiệt hóa là: L = 2,3.10 J / kg + Nhiệt lượng cần để làm hóa 100g nước đá 100 C là: Q = mL = 0,1.2,3.106 = 23.104 J Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc Ví dụ 8: Tính nhiệt lượng Q cần thiết 2kg nước đá t1 = −10 C biến thành Cho biết: 4200 J / ( kg K ) nhiệt dung riêng nước đá 1800 J / kg K , nước , nhiệt nóng chảy nước đá 34.10 J / kg , nhiệt hóa nước 23.10 J / kg Hướng dẫn: 0 + Nhiệt lượng cần để đưa nước đá từ t1 = −10 C đến nước đá nhiệt độ t2 = C Q1 = m.c1 ( t2 − t1 ) = 2.1800 0 − ( −10 ) = 36.103 ( J ) + Nhiệt lượng để làm nóng chảy 2kg nước đá thành nước lạnh t2 = C là: Q2 = mλ = 2.34.10 = 68.104 ( J ) 0 + Nhiệt lượng cần để đưa nước từ t2 = C đến nước nhiệt độ t3 = 100 C là: Q3 = m.c2 ( t3 − t2 ) = 2.4200 ( 100 − ) = 84.10 ( J ) + Nhiệt lượng cần để làm hóa 2kg nước đá 100 C là: Q4 = mL = 2.23.105 = 46.105 ( J ) + Vậy tổng nhiệt lượng cần để làm hóa hồn tồn 2kg nước đá −10 C là: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 6156.103 ( J ) Ví dụ 9: Người ta dẫn 0,2kg nước nhiệt độ 100 C vào bình chứa 1,5kg nước nhiệt độ 15 C Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp tổng khối lượng xảy cân nhiệt 0 Biết nhiệt lượng tỏa 1kg nước 100 C ngưng tụ thành nước 100 C 2,3.10 J , nhiệt dung riêng của nước c = 4200 J / kg K Hướng dẫn: + Gọi nhiệt độ cân hỗn hợp t 0 + Nhiệt lượng tỏa 0,2kg nước 100 C ngưng tụ thành nước 100 C Q1 = m1.L = 0, 2.2,3.106 = 460000 ( J ) 0 + Nhiệt lượng tỏa 0,2kg nước 100 C thành nước t C là: Q2 = m1.c ( t1 − t ) = 0, 2.4200 = 840 ( 100 − t ) 0 + Nhiệt lượng thu vào 1,5kg nước 15 C thành nước t C là: Q3 = m2 c ( t − t2 ) = 1,5.4200 ( t − 15 ) = 6300 ( t − 15 ) + Ap dụng phương trình cân nhiệt: QtÏa = Qthu ⇔ Q1 + Q2 = Q3 ⇔ 460000 + 840 ( 100 − t ) = 6300 ( t − 15 ) ⇔ 7140t = 638500 ⇒ t ≈ 89, 430 C + Tổng khối lượng xảy cân nhiệt: m = m1 + m2 = 0, + 1,5 = 1,7 ( kg ) Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc Ví dụ 10: Một thỏi nước đá có khối lượng 400g t1 = −10 C Cho biết: nhiệt dung riêng nước đá c1 = 1800 J / kg.K , nước c2 = 4200 J / kg K , nhiệt nóng chảy nước đá λ = 34.104 J / kg , nhiệt hóa nước L = 23.105 J / kg a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hoàn toàn 100 C b) Nếu bỏ thỏi nước đá vào xô nước nhôm t = 20 C Sau cân nhiệt, thấy xơ cịn lại cục nước đá có khối lượng ∆m1 = 100 g Tính khối lượng nước m ( kg ) có xơ lúc đầu Biết xơ nhơm có khối lượng m3 = 100 g , nhiệt dung riêng nhôm c3 = 880 J / kg K Hướng dẫn: 0 + Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ t1 = −10 C đến t2 = C Q1 = m1.c1 ( t2 − t1 ) = 0, 4.1800.10 = 7200 ( J ) + Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn 00 C : Q2 = m1 λ = 0,4 34.104 = 136000(J) + Nhiệt lượng nước thu vào để tăng từ 00C đến 1000C : Q3 = m1c2(t3 – t2) = 0,4.4200.100 = 168000 ( J ) + Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hồn toàn 1000 C : Q4 = m1L= 0,4.23.105 = 920000 ( J ) + Tổng nhiệt lượng cần cung cấp để 400g nước đá -100C chuyển thành : Q = Q1+Q2+Q3+Q4 = 1231200(J) b) Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ t1=-100C đến t2=00C Qthu=m1c1(t2 – t1 )= 0,4.1800.10 = 7200(J) + Do đá tan không hết nên nhiệt độ cuối hỗn hợp 00C Gọi ∆ m lượng nước đá tan : ∆ m = m1 - ∆ m1 = 0,4 – 0,1 = 0,3 kg + Nhiệt lượng mà ∆ m(kg) nước đá thu vào để nóng chảy : Qthu= ∆ m λ = 0,3.34.104= 102000(J) + Nhiệt lượng nước ban đầu xô xô nhôm tỏa để giảm xuống từ t= 200C đến t2= 00C : Qtỏa=( mc2 + m3c3)(t-t2)=20(4200m+0,1.880) + Ap dụng phương trình cân nhiệt : Qtỏa=Qthu Qtỏa=Qthu+Q2thu 20(4200m+0,1.880)=7200+102000=>m=1,28(kg) Kiểu Sự chuyển thể khơng hồn tồn Có chất chuyển thành thể khác , phần cịn lại thể ban đầu Thường gặp bài tốn đá tan hết hay khơng tan hết Ví dụ 11: Bỏ m1=200g nươc đá t1=00C vào m2=300g nước t2=200C Nước đá có tan hết khơng ? khơng tính khối lượng nước đá cịn lại Cho biết nhiệt độ nóng chảy nước đá λ =34.104 J/kg nhiệt dung riêng nước c=4200J/kg.K Hướng dẫn : Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: NhiÖt Häc + Nhiệt lượng tỏa nước hạ từ t2=200C xuống t1=00C Qtỏa=Q1=m2c2(t2 – t1)=0,3.4200.20=25200(J) + Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn 00 C : Qthu= Q2 = m1 λ = 0,2 34.104 = 68000(J) Vì QtỏaQ2 nước đá bị nóng chảy + Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy 00 C :Q3= m1 λ =34.104(J) Vì Q1 Nhiệt độ cân 00C + Gọi khối lượng nước đá bị nóng chảy ∆ m khối lượng nước đá chưa tan m2- ∆ m=1 ∆m (kg) + Vì phần nhiệt lương tỏa Q1 đủ làm nước đá tăng từ -200C đến 00C làm phần nước đá nóng chảy nên: ∆mλ ⇔ 210000 = 36000 + ∆m.34.10 ⇒ ∆m = 0,512kg Q1=Q2+ +Khối lượng nước đá chưa nóng chảy : m=1 – 0,512=0,488(kg) + Khối lượng nước có bình : mn=m1+ ∆ m=2,512kg b) Vì nước đá không tan hết nên nhiệt độ cân 00C Loại 3: Trao đổi nhiệt qua vách ngăn +Khi nhiệt trao đổi qua có phần nhiệt lượng hao phí dẫn nhiệt Nhiệt lượng tỉ lệ với diện tích tiếp xúc với môi trường tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ dẫn với nhiệt độ môi trường phụ thuộc vào chất liệu làm dẫn +Khi hai dẫn khác mắc nối tiếp lượng có ích truyền Khi hai dẫn khác mắc song song tổng nhiệt lượng có ích truyền hai nhiệt lượng có ích hệ thống Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 10 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Häc nên: m c (t - t ) m1c1 (t1 - t3 ) = m2c2 (t3 - t ) Þ t1 = t3 + 2 m1c1 t1 = 90 + 0,5.4200.(90 - 24) » 956, 25o C 0, 4.400 Thay số: + Khi thả miếng đồng m3 vào nhiệt lượng kế mực nước nhiệt lượng kế khơng đổi chứng tỏ thể tích nước bị hóa thể tích miếng đồng vào (V nước= Vđồng), nhiệt độ có cân nhiệt t4 = 100°C + Phương trình cân nhiệt: m 3c1 ( t1 - t ) = m1c1 ( t - t ) + m 2c ( t - t ) + L.D m (1) D m : khối lượng nước hóa Þ D m = Vnuoc D2 = Vdong D2 = Þ m3 = + Từ (l), (2) m3 = m3 D2 D1 (2) (m1c1 + m2c2 ).(t4 - t3 ) D (t1 - t4 ).c1 - L D1 (0, 4.400 + 0,5.4200).(100 - 90) » 0,367 1000 (956, 25 - 25).400 - 2,5.10 8900 kg + Thay số: Bài 45: + Gọi nhiệt độ đầu nước nóng t nhiệt lượng kế t2 Nhiệt dung nhiệt lượng kế qo, ca nước nóng q + Lần đổ đầu tiên, ta có phương trình cân nhiệt: qo = q[t2 - (t1 + 5)] (1) + Lần đổ thứ hai, ta có phương trình cân nhiệt: (q + 2q).x = 3q [ t1 − t1 − (8 + x) ] + Từ (1) (2), ta có phương trình cân nhiệt: (3) 5q = q(t − t1 ) − 5q 3q + 3q = q(t − t1 ) − 8q 5q + 5p = q(t − t1 ) ⇔ ⇒ q = 3q 3q + 11q = q(t − t ) Và t − t1 = (4) 5(q + q) q Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 35 ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh HiƯp – Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc + Thay (4) vào (5) vào (3), ta phương trình: 5q.x = 3q [ 20 − (8 + x)] ⇔ x = 19 = 4,750 C Dạng 3: HAO PHÍ NHIỆT RA MƠI TRƯỜNG BÊN NGOÀI + Nếu khơng có hao phí nhiệt H = 100% Qtỏa = Qthu + Nếu có hao phí bên ngồi H < 100% đó: Qthu = H.Qtỏa Ví dụ 1: Có lít nước sơi đựng ấm nước Hỏi nhiệt độ nước giảm cịn 400C nước tỏa mơi trường xung quanh nhiệt lượng bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng trọng lượng riêng nước c = 4,2 J/g.K d = 10 4N/m3 Hướng dẫn: + Khối lượng nước: m = D.V = d V = 3kg 10 + Khi nước sôi nhiệt độ t1 = 1000C, tỏa nhiệt mơi trường xung quanh nên nhiệt độ giảm xuống cịn t2 = 400C Do nhiệt lượng mà nước tỏa môi trường xung quanh là: Q = mc(t1 − t ) = 3.4200.(100 − 40) = 756000J756kJ Ví dụ 2: Một thau nhơm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 20°c Thả vào thau nước thỏi đồng có khối lượng 200g lấy lị Nước nóng đến 2l,2°c Tìm nhiệt độ bếp lị Biết nhiệt dung riêng nhôm, nước, đồng c1= 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 380J/kg.K Biết nhiệt toả môi trường 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước Hướng dẫn: Gọi t0C nhiệt độ bếp lò, nhiệt độ ban đầu thỏi đồng + Nhiệt lượng thau nhôm thu vào để tăng từ t1 = 200C đến t = 21,20C Q1 = m1c1.(t − t1 ) = 0,5.880.1, = 528J + Nhiệt lượng nước thu để tăng từ t1 = 200C đến t = 21,20C Q = m 2c1 (t − t1 ) = 2.4200.1, = 10080J + Nhiệt lượng đồng tỏa để hạ từ t0 0C đến t = 21,20C Q3 = m 3c3 (t − t) = 0, 2.380.(t − 21, 2) + Thực tế có tỏa nhiệt mơi trường 10% đó: Qtỏa = (Q1 +Q2) + 0,1 (Q1 +Q2) = 1,1 (Q1 + Q2) + Phương trình cân nhiệt viết lại là: Q3 = 1,1 (Q1 + Q2) ⇔ 0, 2.380(t − 21, 2) = 1,1(528 + 10080) ⇒ 174,74 C BÀI TẬP VẬN DỤNG Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 36 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Häc Bài 46: Một thỏi sắt có khối lượng m = kg nung nóng đến 550°c Nếu thỏi sắt nguội đến 50° thi nhiệt lượng tỏa môi trường ? Cho nhiệt dung riêng sắt c = 460J/kg.K Bài 47: Người ta đổ m1 = 200g nước sơi có nhiệt độ 100°c vào cốc có khối lượng m = 120g nhiệt độ t2 = 20°c sau khoảng thời gian t = phút, nhiệt độ cốc nước 40°c Xem mát nhiệt xảy cách đặn, xác định nhiệt lượng toả môi trường xung quanh giây Cho biết hiệt dung riêng nước thuỷ tinh c1 = 4200J/kg.K c2 = 840J/kg.K Bài 48: Một ấm điện nhơm có khối lượng 0, 5kg chứa 2kg nước t = 25°C Muốn đun sơi lượng nước 20 phút ấm phải có cơng suất Biết nhiệt dung riêng nước c = 4200J/kg.K, nhiệt dung riêng nhôm c = 880J/kg.K 30% nhiệt lượng toả môi trường xung quanh Bài 49: Một ấm nhơm có khối lượng m1 = 500g, chứa lít nước t1 = 20°c Biết nhiệt dung riêng nhôm nước c = 880J/(kg.K) c2 = 4200J/(kg.K); khối lượng riêng nước D = 1000kg/m3 a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp nước sơi Biết có 30% lượng nhiệt cung , cẩp bị hao phí ngồi mơi trường b) Giả sử ràng thời gian phút, ấm nước thu nhiệt lượng ∆Q = 117866,67J Tính thời gian thực tế đề đun sơi lít nước nói Coi nhiệt cấp cách đặn liên tục HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 46: Ta có: Q = mc (t1 - t2) = 2.460.(550-50) = 564000J = 564 kJ Bài 47: Do bảo tồn lượng, nên xem nhiệt lượng Q cốc nước tỏa môi trường xung quanh khoảng thời gian phút hiệu hai nhiệt lượng + Nhiệt lượng nước tỏa hạ nhiệt từ 1000C xuống 400C là: Q1 = m1c1 (t1 − t) = 0, 2.4200.(100 − 40) = 50400J + Nhiệt lượng thủy tinh thu vào nóng đến 400C laf: Q = m 2c (t − t ) = 0,12.840.(40 − 20) = 2016J + Nước tỏa Q1 cốc thu Q2 nên lượng nhiệt tỏa ngồi mơi trường là: ∆Q = Q1 − Q2 = 48384J P= Q 48384 = = 161, 28W t 300s + Công suất tỏa nhiệt trung bình cốc nước: Bài 48: + Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ ấm nhôm từ t1 = 250C tới t = 1000C là: Q1 = m1c1 (t − t1 ) = 0,5.880.(100 − 25) = 33000J + Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ nước từ t1 = 250C tới t = 1000C là: Q = mc(t − t1 ) = 2.4200.(100 − 25) = 630000J + Nhiệt lượng tổng cộng cần thiết (có ích): Q1 = Q1 + Q2 = 663000J + Vì hao phí mơi trường xung quanh 30% nên hiệu suất ấm H = 70% Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 37 ChiÕn th¾ng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Học + Nhiệt lượng thực tế phải cung cấp (toàn phần) cho ấm: Q 663000 Q = i = = 947142,8571J H 0,7 Q P = = 789,3W t + Công suất ấm: Bài 49: a) Khối lượng lít nước: m = D.V = 2kg + Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là: Q1 = m1c1 (t − t1 ) = 0,5.880.80 = 35200J + Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là: Q = m 2c1 (t − t1 ) = 2.4200.80 = 672000J + Nhiệt lượng cần để đun sôi nước là: Q = Q1 + Q2 = 35200 +672000 = 707200J + Do hao phí 30% nhiệt nên thực tế nhiệt cung cấp cho ấm nước phải là: Q 707200 Q = i = = 2357333,33J H 0,3 b) Nhiệt lượng thu vào tỉ lệ với thời gian nên ta có: Q thu T Q = ⇒ thu ∆t = 12 phút ∆Q ∆t ∆Q Dạng NĂNG SUẤT TỎA NHIỆT CỦA NHIÊN LIỆU HIỆU SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT + Nhiên liệu (thường gọi chất đốt) chất than, cùi, dầu , cháy cho ta nhiệt lượng để sử dụng đời sống kĩ thuật + Đại lượng vật lí cho biết nhiệt lượng tịa lkg nhiên liệu bị đốt cháy hồn toàn gọi suất tỏa nhiệt nhiên liệu + Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy: Q = m.q Trong đó: Q nhiệt lượng tỏa (J) q suất tỏa nhiệt nhiên liệu (J/kg) m khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg) + Động nhiệt động phần lượng nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hỏa thành H= Q1 A = Q Q + Hiệu suất động nhiệt: Trong đó: Q,p nhiệt hrợng lòa đốt cháy nhiên liệu (J) Q= A phần nhiệt có ích chuyến thành cơng có ích (J) H hiệu suất động Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 38 ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh HiƯp – Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc Ví dụ 1: Một bếp ga dùng khí đốt có hiệu suất H = 60% a) Tính nhiệt lượng Q bép tỏa đốt cháy hồn tồn kg khí đốt Cho suất tỏa nhiệt cùa đốt 44.106 J/kg b) Dùng bếp cỏ thể đun sôi lít nước 26°c Cho khối lượng riêng nhiệt đung riêng nước lả D = Ig/cm3 vả c = 4,2J/g.K Hướng dẫn: Đổi: D = lg/cm3 = 1000 kg/m3; c = 4,2J/g.K = 4200J/kg.K a) Nhiệt lượng có ích tỏa đốt cháy hồn kg chất đốt: Q = m.q =2.44.106 =88.106J b) Gọi m (kg) khối lượng nước đun đốt cháy hoàn toàn 2kg chất đốt + Nhiệt lượng cần thiết thu vào để đun sôi m (kg) nước nhiệt độ t1 = 26°c là: Q1 = m.c(t2 -t1) = m.4200.(l 00 - 26) = 310800m + Vì hiệu suất bếp H = 60% nên nhiệt lượng mà kg chất đốt tỏa là: Q' =Qtp.H = 88.10&.0,6 = 528.105J + Theo phương trình cân nhiệt; Qtỏa ích = Qthu ⇒ 528.105 = 310800m => m ≈ 170kg + Vậy thể tích nước đun là: V= m 170 = = 0,17m = 170l D 1000 Ví dụ 2: Một ơ-tơ chạy thẳng quãng đường s = 100km với lực kéo trung bình động 700N, tiêu thụ hết lít xăng Tính hiệu suất động ơ-tơ Biết khối lượng riêng xăng D = 800kg/m3 suất tỏa nhiệt xăng q = 46.106J/kg Hướng dẫn: Đổi V = lít xăng = 103; s = 100km = 100.103 m + Khối lượng xăng phải đốt đoạn đường s = 100km là: m = D.v = 4kg + Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn 4kg xăng: Q = m.q - 184.106 J + Công mà lực kéo động thực hiện: A = F.s = 7.107 J A + Hiệu suất cùa động cơ: H = Q 100% = 38% Ví dụ 3: Dùng bếp dầu đun sơi 2,2 lít nước ỏ 25°c đựng ấm nhơm có khối lượng 0,5kg Biết có 30% nhiệt lượng dầu tỏa bị đốt cháy làm nóng ấm nước ấm, nhiệt dung riêng nước nhôm theo thứ tự 4200J/kg.K 880J/kg.K, suất tỏa nhiệt dầu hỏa lả 44.106J/kg, khối lượng riêng nước D = 1000kg/m Hãy tính lượng dầu cần dùng? Hướng dẫn: Đổi V = 2,2 lít = 2,2 103 m3 Khối lượng nước phải đun sôi: m1 = D.v = 2,2kg Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 39 ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp – Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc + Nhiệt lượng cần thiết nước vả ấm thu vào để nước sôi là: Qi = (m1c1 + m2c2) (t2 - t1) = (2,2.4200 + 0,5.880)(100-25) = 726000J + Vì hiệu suất bếp H = 30% nên nhiệt lượng tỏa bếp là: Q 726000 Q = i = = 2420000J H 0,3 + Gọi m khối lượng dầu phải đốt Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn m (kg) dầu nhiệt lượng toàn phần nên: Q 242000 Qltp = m.q ⇒ = = 0,055kg q 44.106 BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 50: Để có nước sơi nhà thám hiểm phải đun nóng chảy lkg băng có nhiệt độ ban đầu t = -10°c dùng hết 4kg củi khô Hãy tính hiệu suất bếp Biết suất tỏa nhiệt củi q = 107J/kg, nhiệt dung riêng băng 1800J/kg.K, nước 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy băng λ = 34.l04J/kg Bài 51: Một ô-tô chạy với tốc độ v = 54km/h công suất máy phải sinh 45kW Hiệu suất máy H = 30% Hỏi l00km xe tiêu thụ hết lít xăng Biết xăng có khối lượng riêng D = 700kg/m3 xuất tỏa nhiệt q = 4,6.107J/kg Bài 52: Một động nhiệt hiệu suất H = 16%, cơng suất trung bình p = 15kW, ngày làm việc Hỏi với số xăng dự trữ 35001 ít, động làm việc ngày Biết xăng có khối lượng riêng D = 700kg/m xuất tỏa nhiệt q = 4,6.107J/kg Bài 53: Một ôtô trang bị động tuabin có cơng suất 125 sức ngựa hiệu suất 20% Hỏi cần củi để ôtô quãng đường 1km với vận tốc 18km/h, với công suất tối đa động Năng suất tỏa nhiệt củi 3.10 6cal/kg Cho biết: 1sức ngựa 736w, cal = 4,186J Bài 54: Một bếp dầu cỏ hiệu suất 30%, a) Tính lượng dầu cần để đun sơi m = 2kg nước nhiệt độ t1 = 25°C đựng ấm nhơm có khối lượng m2 = 200g, Biết nhiệt dung riêng nước ấm nhôm c = 4200J/kg.K c3 = 880J/kg.K; suất tỏa nhiệt dầu q = 44.106J/kg b) Cần đun thêm nước hóa hồn toàn Biết bếp dầu cung cấp nhiệt cách đặn kể từ lúc đun lúc sôi thời gian 15 phút Biết nhiệt hóa nước L - 2,3.106J/kg Bài 55: Một ô tô chạy với vận tốc 72km/h, lực kéo động khơng đổi 374N Ơ tơ chạy tiêu thụ hết lít xăng Biết suất tỏa nhiệt xăng 4,4.10 J/kg khối lượng riêng xăng 700kg/m3 Tính hiệu suất động ô tô Bài 56: Một bếp dầu có hiệu suất H = 40% a) Tính nhiệt lượng nước thu vào dùng bếp đốt cháy hoàn toàn 0,5 kg dầu hỏa Biết suất tỏa nhiệt dầu 44 106 J/kg b) Dùng bếp đun sơi lít nước từ nhiệt độ t = 24°c Biết trọng lượng riêng nước d = 1000N/m3 Bài 57: Một bếp dầu hỏa có hiệu suất 30% Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 40 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc a) Tính nhiệt lượng tồn phần mà bếp toả đốt cháy hoàn toàn 50g dầu hoả? b) Với lượng dầu hoả nói đun sơi lít nước t = 30°C Biết suất tỏa nhiệt dầu hỏa 44.106J/kg, nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 50: + Nhiệt lượng cần thiết thu vào để chuyển m1 = 1kg băng nhiệt độ t1 = -100C thành băng t2 = 00C là: Q1 = m1c1 ) (t2 - t1) = 1.1800.(0+10)=18000J + Nhiệt lượng cần thiết thu vào để làm nóng chảy hồn tồn m1 = 1kg băng là: Q = m1λ = 1.35.10 = 340000J + Nhiệt lượng cần thiết thu vào để chuyển m1 = 1kg nước có nhiệt độ t2 = 00C đến nước nhiệt độ t3 = 1000C là: Q3 = m1cc(t3 - t2) = 1.4200.(100-0)=420000J + Tổng nhiệt lượng cần thiết thu vào để chuyển m1 = 1kg băng thành nước sôi là: Qthu = Q1 + Q2 +Q3 = 778000J + Nhiệt lượng toàn phần tỏa đốt cháy hoàn tồn m2 = 4kg củi khơ là: Q = m2 q = 4.107 J Q 77800 H = thu 100% = 100% = 1,945% Q 4.10 + Hiệu suất bếp: Nhận xét: Hiệu suất bếp nhỏ mơi trường xung quanh nhiệt độ thấp nên hao phí mơi trường xung quanh lớn Bài 51: Đổi v = 54km/h = 15m/s; P = 45kW = 45.103W, s = 100km=100.103m P 45.103 P = F.v ⇒ F = = = 3000N v 15 + Lực kéo trung bình động cơ: + Cơng mà động pha sinh quãng đường s = 100km là: A=F.s = 3000.100.103 = 3.108J + Vì hiệu suất động H = 30% nên cơng tồn phần động là: A 3.108 A = = = 109 J H 0,3 Cơng tồn phần có lượng nhiệt đốt cháy xăng sinh Vậy nhiệt đốt cháy xăng sinh quãng đường s = 100km Q = Atp + Gọi là khối lượng xăng phải đốt cháy hồn tồn để có lượng nhiệt Ta có: Q 109 Q = m.q ⇒ m = = = 21,74kg q 4,6.107 Thể tích xăng phải dùng là: V= m 21,74 = = 0,031m = 31l D 700 Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 41 ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh HiƯp – Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc Bài 52: + Khối lượng xăng V = 3500 lít: m = DV = 700.3,5 = 2450kg + Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn m = 2450 kg xăng: Q = m.q = 2450.4,6.10+7 = 1,127.1011 J + Vì hiệu suất H = 16% nên nhiệt lượng có ích cung cấp cho động là: Qi = Q.H = 1,127.1011.0,16 = 1,8032.1010 J + Năng lượng ngày động tiêu thụ: A = P.t = 15.10 6.3600 = 324.10 J n= Q1 ≈ 55,65ngày A + Số ngày để tiêu thụ hết lượng Q1 là: Bài 53: + Công suất động tua - bin: P = 125.736 = 92000 W + Thời gian quãng đường s=1000m với tốc độ v = 18km/h = 5m/s là: s 1000 t= = = 200s v + Công động quãng đường s=1km là: A= P.t = 92000.200 = 184.105J + Vì hiệu suất động H = 0,2 nên nhiệt lượng sinh cung cấp cho động là: Q= A 184.105 = = 92.106 J H 0, Q 92.106 m= = = 7,33kg q 3.10 4,186 + Khối lượng củi phải cần là: Bài 54: a) Gọi lượng dầu cần để đun làm + Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi kg nước đựng âm snhoom: Q1 = (m1c1 + m2c2) (t2 - t1) = (2.4200+0,2.880)(100-25)=857600J + Vì hiệu suất H = 30% nên nhiệt lượng thực tế phải cung cấp là: Q 857600 Q= i = = 2858666,667J H 0,3 m= Q 2858666,667 = = 0,065kg = 65g q 44.106 + Khối lượng dầu phải đốt: b) Nhiệt lược co sích để nước sơi Q i = 857600J, nhiệt lượng cung cấp đặn thời ∆Q = Qi 857600 = = 952,89(J / s) ∆t 900 gian + Nhiệt lượng để làm nước hóa hồn tồn: QL = m.L=2.2,3.106=254.106 J A 53856000 H = i 100% = = 100% ≈ 35% A 154.106 + Hiệu suất động cơ: Bài 56: Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 42 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc a) Nhiệt lượng tỏa đốt cháy hoàn toàn m1 = 0,5kg dầu: Q1 = m1.q=0,5.44.106 = 22.106 J + Vì hiệu suất bếp H = 40% nên lượng nhiệt có ích mà nước thu là: Qi = Q H = 22.106.0,4=8,8.106J b) Gọi m khối lượng nước đun Nhiệt lượng thu vào để đun sô m (kg) nước là: Q = mc (t - t1) = m.4200.(100-24)=319200m + Nhiệt lượng có ích mà 0,5 kg dầu cung cấp nhiệt lượng nước thu vào nên: Q=Qi ⇔ 319200m = 8,8 106 ⇒m = 27,569 kg P 10m V= = = 0, 02757m3 = 27,5lit d d + Thể tích nước đun được: Bài 57: a) Nhiệt lượng toàn phần mà bếp dầu tỏa đốt cháy hoàn toàn m1 = 50g dầu: Q1 = m1.q = 50.10−3.44.10 = 22.105 J b) Gọi m khối lượng nước cần đun Nhiệt lượng thu vào m (kg) nước từ nhiệt độ t1 = 300 C đến sôi t2 = 1000C là: Qthu = mc (t2 - t1) = m.4200.(100-30) =294.103m + Vì hiệu suất bếp H nên nhiệt lượng có ích bếp cung cấp Q i Ta có: Q H = i ⇒ Qi = Q H = 22.105.0,3 = 6,6.105 J Q + Nhiệt lượng thu vào để nước sơi Qi Theo phương trình cân nhiệt ta có: Qthu = Qtỏa ⇔ 294.103 m = 6,6.105 ⇒ m = 2,245kg + Vậy với lượng dầu đun bếp ta đun 2,245kg nước từ 300 C đến sôi Dạng 5: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỒ THỊ NHIỆT Phương pháp: + Căn vào đồ thị suy số liệu ứng với đại lượng tương ứng + Từ các đại lượng tìm liên hệ với cơng thức thích hợp cỏ chứa đại lượng đõ tỉm từ đỏ suy đại lượng khác Ví dụ 1: Căn vào đồ thị bên biểu diễn sôi nước theo thời gian cho biết: a) Nhiệt độ ban đầu nước bao nhiêu? b) Thời gian kể từ đun đến nước t0C sôi bao nhiêu? B C c) Thời gian kể từ100 bắt đầu sôi đến nước hỏa hoàn toàn bao nhiêu? d) Sự thay đổi nhiệt độ nước sôi nào? 27 A t (phút) Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 12 84 Trang 43 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ §Ị 4: NhiƯt Häc Hướng dẫn: + Nhiệt độ ban đầu nước t1 = 270C + Thời gian kể từ đun đến nước sôi ∆t1 = 12 phút + Thời gian kể từ bắt đầu sơi đến nước hóa hồn tồn ∆t1 = 72 phút + Từ nước sôi đến nước bị bay hồn tồn nhiệt độ nước khơng thay đổi 1000C Ví dụ 2: Sự biến thiên nhiệt độ khối nước đá đựng ca nhôm theo nhiệt lượng cung cấp đượ cho đồ thị Tìm khối lượng nước đá khối lượng ca nhôm Biết Q B = 204kJ QC = 220,12kJ, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105 J/kg; nhiệt dung riêng nước c1 = 4200 J/kg.K; nhiệt dung riêng nhôm c2 = 880 J/kg.K t0C C A Q (kJ) B Hướng dẫn: Gọi khối lượng nước đá m1, khối lượng ca nhôm m2 + Từ đồ thị ta thấy khối nước đá có nhiệt độ ban đầu t = 00C, nhiệt lượng thu vào để làm nước đá nóng chảy Q1 = 204kJ Ta có: Q1 204.103 Q1 = m1λ ⇒ m1 = = = 0,6kg λ 34.105 + Tổng nhiệt lượng thu vào ca nhôm nước đá để chuyển từ nước đá t = 00C đến t2 = 50C Q = 220,12kJ Ta có: Q = Q1 + (m1c1 + m2c2)(t2 – t1) 220,12 103 = 204 103 + (0,6.4200 + m2.880)(5 – 0) => m2 t = 0,8kg Ví dụ 3: Trong bình chứa có sẵn lượng nước có khối t2 lượng m1 = 0,3kg, nhiệt độ t1 Đổ thêm vào bình chưa lượng nước có khối lượng m2, nhiệt độ t2 Biết đồ thị mô tả phụ thuộc A nhiệt độ t vào nhiệt lượng Q hình vẽ Điểm A đồ thị ứng với trạng thái cân nhiệt Cho biết: C điểm t1 OD, Q nhiệt lượng, (với c = 4200J/kg.K nhiệt dung riêng C D E K Q nước, c3 nhiệt dung riêng nước Q 2Q 3Q đá) nhiệt nóng chảy nước đá λ = 34.104J/kg t3 B Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 44 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: NhiÖt Häc a) Xác định khối lượng m2 b) Bỏ thêm vào bình lượng nước đá có khối lượng m 3, nhiệt độ t3 Nước đá sau tan hết biến đổi trạng thái theo đường gãy khúc B – C – D –E – K Xác định lượng nước có bình lúc c) Tìm nhiệt độ t1, t2, t3 Hướng dẫn: a) Khi có cân nhiệt ta có: m1c1 (t – t1) = m2c1 (t2 - t) m1 (t – t1) = m2 (t2 - t) Theo đồ thị ta thấy: (t2 - t) = 2(t- t1) => m1 = 2m2 => m2 = 0,5m1 = 0,15kg b) Nhiệt lượng để (m + m2) nhiệt độ t 00C là: Q12 = (m1 + m2)c1 (t - 0) = (m1 + m2).c1.t + Nhiệt lượng truyền cho m3 (kg) nước đá từ trạng thái B trạng thái K là: Q3 = QBC +QCK QBC = m3c3 (0 − t3 ) = − m3c3t3 Q = 5QBC Vì CK nên suy Q3 = -6m3c3t3 + Theo phương trình cân nhiệt: Q3 = Q12 -6m3c3t3 = (m1 + m2).c1.t => m3 = + Theo đồ thị t = - t3 m2 = 0,5m1 nên : m3 = = 0,175kg + Vậy tổng khối lượng nước có bình là: m = m1 + m2 + m3 = 0,625kg c) Ta có: QCK = -5m3c3t3 = m3λ => t3 = -32,380C Từ hình thấy: t1 = = 16,190C t2 = 4t1 = 64,760C BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 58: Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ t0C theo nhiệt lượng cung cấp ca nhôm chứa khối nước đá cho hình bên Hãy xác100 định khối lượng ca nhơm Biết nhiệt nóng chảy nước đá λ = 34.10 J/kg; nhiệt dung riêng nước c1 = 4200J/kg.K; nhiệt hóa nước L = 2,3.106 J/kg; nhiệt dung riêng nhôm c = 880 J/kg.K Q (kJ) Bài 59: Trong bình chứa có sẵn lượng 196 656 t nước có khối lượng m1, nhiệt độ t1 Đổ thêm vào bình chứa lượng nước có khối lượng m 2, nhiệt độ t2 Biết đồ thị mô tả phụ thuộc nhiệt độ t vào nhiệt lượng Q t2 hình vẽ Điểm A đồ thị ứng với trạng thái cân nhiệt Cho biết: C điểm OD, Q nhiệt lượng, (với c = A 4200J/kg.K nhiệt dung riêng nước, c nhiệt P (W) dung riêng nước đá) nhiệt nóng chảy nước t1 C D E K Q đá λ = 34.104J/kg 300 a) Xác định khối lượng m2 theo m1 O Q 2Q 3Q b) Bỏ thêm vào bình lượng nước đá có khối lượng m3, nhiệt độ t3 Nước đá sau tan hết biến200 t3 B đổi trạng thái theo đường gãy khúc B – C – D – 100 E – K Xác định lượng nước đá m (theo m1) bỏ vào bình t (s) Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 45 200 400 ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh HiƯp – Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc c) Tìm nhiệt độ t1, t2, t3 Bài 60: Hai lít nước đun bình đun nước có cơng suất 500W Một phần nhiệt tỏa môi trường xung quanh Sự phụ thuộc công suất tỏa nhiệt môi trường theo thời gian đun biểu diễn đồ thị hình vẽ Nhiệt độ ban đầu nước 20 0C Sau nước bình có nhiệt độ 300C Cho nhiệt dung riêng nước c = 4200J/kg.K Bài 61: Sự biến thiên nhiệt độ khối nước đá đựng ca nhôm theo nhiệt lượng cung cấp cho đồ thị Tìm khối lượng nước đá khối lượng t0C ca nhơm Biết nhiệt nóng chảy nước đá λ = 34.10 J/kg; nhiệt dung riêng nước c1 = 4200J/kg.K; nhiệt dung2 riêng nhôm c2 = 880 J/kg.K Q (kJ) Bài 62: Cho đồ thị biểu diễn 170 175,96 t0C thay đổi nhiệt độ rượu theo nhiệt lượng cung cấp có dạng lưới Biết nhiệt B C dung riêng rượu c = 80 2500J/kg.K a) Xác định nhiệt hóa chất lỏng b) Hãy nêu cách xác định nhiệt hóa chất lỏng thực nghiệm với dụng cụ: cốc, bếp đun, nhiệt kế,20 A Q (kJ)đồng hồ bấm giây Nhiệt dung riêng chất lỏng xem biết 1260 180 Bài 63: Sự biến thiên nhiệt độ theo nhiệt lượng tỏa trình nước thành nước đá vẽ đồ thị hình vẽ Hãy xác định khối lượng ban đầu nước khối lượng nước t0C đá hình thành Cho biết QB = 2,76.106J, QC = B 3,332.106J, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 34.10 4100 A J/kg; nhiệt dung riêng nước c1 = 4200J/kg.K; nhiệt hóa nước L = 2,3.106 J/kg; nhiệt dung riêng nhôm c2 = 880 J/kg.K Bài 64: Một khối nước đá khối lượng m = 2kg C D Q (x106) nhiệt độ t1 = - 50C Tính nhiệt lượng cần cung cấp để 2,76 3,332 khối nước đá biến thành hoàn toàn 100 0C Biết nhiệt nóng chảy nước đá λ = 34.10 J/kg; nhiệt dung riêng nước đá nước c1 = 1800 J/kg.K c2 = 4200 J/kg.K; nhiệt hóa nước L = 2,3.10 J/kg; Hãy vẽ đồ thị biểu diễn trình biến thiên nhiệt độ theo nhiệt lượng cung cấp Bài 65: Một cốc nước đáNhiệt độ (0C) đặt trời Do hấp thụ nhiệt, nước đá cốc dần tan chảy thành nước Cho nhiệt lượng cốc nước đá hấp thụ phút không thay đổi suốt trình khảo sát Đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ cốc nước đá theo t (phút)thời gian (từ lúc bắt đầu đặt trời) cho hình vẽ (Hình 2) Biết dung riêng 30 32 nước cốc c = 4200 J/kg.K ; c2 = 2600 Hình J/kg.K Biết nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kg nước đá tan chảy hoàn toàn 3,4.10 J, khối lượng nước đá 0,3kg Em tính: a) Nhiệt lượng cốc nước đá hấp thụ phút Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 46 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: Nhiệt Häc b) Khối lượng cốc HƯỚNG DẪN GIẢI Bài 58: + Từ đồ thị ta thấy giai đoạn nước đá bị bay phải cung cấp nhiệt lượng là: QL = 656 – 196 = 460kJ + Gọi m1 khối lượng nước đá (cũng khối lượng nước chuyển thể) Ta có: QL = m1.L 460 103 = m1.2,3.106 => m1 = 0,2kg + Gọi m2 khối lượng ca nhôm Từ đồ thị ta thấy nhiệt lượng cung cấp cho tồn ca nhơm nước đá kể từ t = 00C đến t2 = 1000C Q1 = 196kJ Nhiệt lượng Q1 bao gồm nhiệt làm khối lượng nước đá m1 nóng chảy nhiệt làm cho ca nhơm + nước lỏng t = 00C tăng lên đến t2 = 1000C Do ta có: Q1 = m1λ + (m1c1 + m2c2)(t2 – t1) 196.103 = 0,2.34.104 + (0,2.4200 + m2.880)(100 - 0) => m2 = 0,5kg Bài 59: a) Khi có cân nhiệt ta có: m1c1 (t – t1) = m2c1 (t2 - t) m1 (t – t1) = m2 (t2 - t) Theo đồ thị ta thấy: (t2 - t) = 2(t- t1) => m1 = 2m2 => m2 = 0,5m1 b) Nhiệt lượng để (m1 + m2) nhiệt độ t 00C là: Q12 = (m1 + m2)c1.(t - 0) = (m1 + m2).c1.t + Nhiệt lượng truyền cho m3 (kg) nước đá từ trạng thái B trạng thái K là: Q3 = QBC +QCK Vì nên suy Q3 = -6m3c3t3 + Theo phương trình cân nhiệt: Q3 = Q12 -6m3c3t3 = (m1 + m2).c1.t => + Theo đồ thị t = - t3 m2 = 0,5m1 nên : + Vậy tổng khối lượng nước có bình là: m = m1 + m2 + m3 = 0,625kg c) Ta có: QCK = 5QBC = m3λ QCK = -5m3c3t3 = m3λ => t3 = -37,780C Từ hình thấy: t1 = = 18,890C t2 = 4t1 = 75,560C Bài 60: Gọi đồ thị biểu diễn công suất tỏa nhiệt môi trường P = a.t + b Khi t = P = 100W => b = 100 (W) Khi t = 200 P = 200W => a = 0,5 (W/s) Từ ta tìm P = 100 + 0,5t (W) + Gọi thời gian để nước tăng nhiệt độ từ 20 0C đến 300C T cơng suất nhiệt lượng trung bình tỏa thời gian là: = 100 + 0,25t + Ta có phương trình cân nhiệt: 500T = 2.4200(30-20) + (100 + 0,25t)t + Phương trình có nghiệm: T = 249s T = 1351s Ta chọn thời gian nhỏ T = 249s Bài 61: Gọi khối lượng nước đá m1, khối lượng ca nhôm m2 + Từ đồ thị ta thấy khối nước đá có nhiệt độ ban đầu t = 00C, nhiệt lượng thu vào để làm nước đá nóng chảy Q1 = 170kJ Ta có: Q1 = m1λ => m1 = = 0,5kg + Tổng nhiệt lượng thu vào ca nhôm nước đá để chuyển từ nước đá t = 00C đến t2 = 20C Q = 175,96kJ + Ta có: Q = Q1 + (m1c1 + m2c2)(t2 – t1) 175,96.103 = 170.103 + (0,5.4200 + m2.880).(2 - 0) => m2 = 1kg Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 47 Chiến thắng kỳ thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp Chủ Đề 4: NhiƯt Häc Bài 62: a) Nhìn đồ thị ta thấy: + Giai đoạn AB, rượu nhận nhiệt lượng Q = 180kJ = 180000J để tăng từ t1 = 200C đến t2 = 80 C Gọi m khối lượng rượu ta có: Q1 = mc(t2 – t1) 180000 = m.2500.(80 – 20) => m = 1,2kg + Giai đoạn BC, rượu hóa Trong giai đoạn có nhận nhiệt lượng: ∆Q = Q2 – Q1 = 1260 – 180 = 1080kJ = 1080000J Nhiệt lượng dùng để làm hóa hoàn toàn rượu nên: ∆Q = m.L => L = = 9.105 J/kg b) Dựa vào cách giải ta thực thí nghiệm sau: Lấy cốc chất lỏng, dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ ban đầu t10C Đun cốc chất lỏng bếp sôi, dùng nhiệt kế xác định t 20C Nhờ đồng hồ bấm giây ta xác định thời gian kể từ lúc đun sôi T1 Tiếp tục đun, xác định thời gian T2 kể từ chất lỏng sôi hóa hồn tồn Nhiệt lượng thu tỉ lệ thuận với thời gian đun bỏ qua thu nhiệt cốc xem bếp tỏa nhiệt cách đặn Ta có: => L = c(t2 – t1) (với k là hệ số tỉ lệ nào đó) Bài 63: Gọi m1 khối lượng nước + Từ đồ thị ta thấy giai đoạn từ A đến B nước ngưng tụ hoàn toàn nhiệt lượng tỏa trình ngưng tụ Q1 = 2,76.106J Ta có: Q1 = m1.L => m1 = = 1,2kg + Giai đoạn nước hạ nhiệt độ từ t1 = 1000C đến t2 = 00C, giai đoạn lượng nhiệt tỏa Q2 Ta có: Q2 = m1c1.(t1 – t2) = 1,2.4200.(100 – 0) = 504000J + Từ đồ thị ta thấy nhiệt lượng nước tỏa ∆Q = (3,332 – 2,76).106 = 572.103J Vì ∆Q > Q2 nên có phần nhiệt tỏa nước đóng băng Gọi khối lượng nước bị đóng băng ∆m Ta có: ∆Q – Q2 = ∆m.λ 572.103 – 504000 = ∆m.34.104 => ∆m = 0,2kg Bài 64: + Quá trình biến thiên nhiệt độ nước đá: Từ -50C 00C nóng chảy hết 00C 1000C hóa hết 1000C + Nhiệt lượng thu vào để chuyển từ nước đá có t1 = -50C đến t2 = 00C: Q1 = mc(t2 – t1) = 2.1800.5 = 18000J = 18kJ + Nhiệt lượng thu vào để làm nước đá nóng chảy hồn tồn: Q2 = mλ = 2.34.104 = 68000J = 68kJ + Nhiệt lượng thu vào để chuyển từ nước đá có t1 = 00C đến t2 = 1000C: Q3 = mc2 (t2 – t1) = 2.4200.100 = 840000J = 840kJ + Nhiệt lượng thu vào để làm nước 1000C hóa hoàn toàn: Q4 = m.L = 2.2,3.106 = t0C 4600000J = 4600kJ E D 100 Q (kJ) C 68 840 4600 18 -5 Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 A B Trang 48 ChiÕn th¾ng kú thi vào 10 chuyên môn Vật Lý Trịnh Minh Hiệp – Chđ §Ị 4: NhiƯt Häc Bài 65: + Gọi q nhiệt lượng cốc nước đá thu vào phút; m 1, m2 khối lựng nước đá cốc; λ nhiệt nóng chảy nước đá + Phương trình cân nhiệt lượng 30 phút đầu: m1.λ = q.t1 (1) + Phương trình cân nhiệt lượng phút sau: (m1c1 + m2c2).2 = qt2 (2) a) Từ (1) suy q = = 3400 (J/phút) b) Từ (1) (2) suy ra: m2 = 0,823kg Nhãm VËt Lý THCS - https://www.facebook.com/groups/vatlic2 Trang 49 ... m.cqc (t o - 4, 2) = m1.c. (4, - 0) Û m.cqc (t o - 4, 2) = 5 .42 00 .4, = 88200 + Đối với bình cách nhiệt thứ hai: Q toa = Q thu Û m.cqc (t o - 28,9) = m c.(28,9 - 25) Û m.cqc (t o - 28,9) = 4. 4200.3,9... 60c) Þ (3l - 60c) = 2l x - c (2l - 60c) Þ C = Þ C= 2l c - c(2l - 60c) 3l - 60c 2.336.103 .42 00 - 42 00( 2.336.103 - 60 .42 00) 3.336.103 - 60 .42 00 = 140 0 (J/ KgK) Bài 42 : a) Gọi nhiệt dung riêng nước... m3 D2 D1 (2) (m1c1 + m2c2 ).(t4 - t3 ) D (t1 - t4 ).c1 - L D1 (0, 4. 400 + 0,5 .42 00).(100 - 90) » 0,367 1000 (956, 25 - 25) .40 0 - 2,5.10 8900 kg + Thay số: Bài 45 : + Gọi nhiệt độ đầu nước nóng