Ngày soạn : 08/02/2012 Ngày dạy : 16/02/2012 Tiết : 66 - 73 trao đổi nhiệt hai chất nhiều chất chưa có chuyển đổi chất Chuyên đề : I, Kiến thức 1.Nhiệt lượng vật thu vào( chưa có chuyển đổi chất) Q m.c.(t2 t1 ) m : khối lượng vật ( kg ) c : nhiệt dung riêng ( J / Kg K ) t2 , t1 : nhiệt độ lúc sau lúc đầu vật ( oC ) Lưu ý t2 t1 2.Nhiệt lượng vật tỏa (chưa có chuyển đổi chất) Q m.c.(t1 t2 ) m : khối lượng vật ( kg ) c : nhiệt dung riêng ( J / Kg K ) t2 , t1 : nhiệt độ lúc sau lúc đầu vật ( oC ) Lưu ý t1 t2 3.Phương trinh cân nhiệt QThu QToa QThu : tổng nhiệt lượng thu vào QToa : tổng nhiệt lượng tỏa 4.Nhiệt lượng cua m kg nhiên liệu tỏa đốt cháy hoàn toàn Q q.m m : khối lượng nhiên liệu (Kg) q : suất tỏa nhiệt nhiên liệu Q : nhiệt lượng nhiên liệu tỏa Hiệu suất động nhiệt ( việc sử dụng nhiệt) H Qcó ích 100% Qtồn phân - Qcó ích : nhiệt lượng vật nhận vào để tăng nhiệt độ - Qtoàn phân : nhiệt lượng mà nguồn nhiệt cung cấp nhiên liệu cháy vật khác tỏa ) II,Phương pháp - Xác định chất thu nhiệt, chất tỏa nhiệt - Áp dụng phương trình cân nhiệt để thiết lập phương trình cần thiết III.Bài Tập Bài 1: Người ta cho vịi nước nóng 700C vòi nước lạnh 100C đồng thời chảy vào bể có sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vịi thu nước có nhiệt độ 450C Cho biết lưu lượng vòi 20kg/phút Bỏ qua mát lượng mơi trường Giải Vì lưu lượng hai vòi chảy nên khối lượng hai loại nước xả vào bể nhau.Gọi khối lượng loại nước m(kg): Ta có: m.c(70 – 45) + 100.c(60 – 45) = m.c(45 – 10) 25.m + 1500 = 35.m 10.m = 1500 1500 15 m 150( kg ) Thời gian mở hai vòi là: t 7,5( phút ) 20 10 Bài 2: Một ca khơng có vạch chia dùng để múc nước thùng chứa I thùng chứa II đổ vào thùng chứa III Nhiệt độ nước thùng chứa I t1 = 20 C, thùng II t2 = 80 0C Thùng chứa III có sẵn lượng nước nhiệt độ t3 = 40 0C tổng số ca nước vừa đổ thêm Cho khơng có mát nhiệt lượng mơi trường xung quanh Hãy tính số ca nước cần múc thùng I thùng II để nước thùng III có nhiệt độ 50 0C ? Giải Gọi m khối lượng ca nước, n1 số ca nước thùng I, n2 số ca nước thùng II Vậy số ca nước thùng III n1+ n2, nhiệt độ cân nước thùng III 500C Ta có : Nhiệt lượng thu vào số nước từ thùng I : Q1 = m1.c.(50-20) = n1.m.c.30 (1) Nhiệt lượng tỏa số nước từ thùng II : Q2 = m2.c.(80-50) = n2.m.c.30 (2) Nhiệt lượng thu vào số nước từ thùng III : Q3 =(n1+n2).m.c.(50 - 40) = (n1+n2).m.c.10 (3) Do trình cân nên ta có : Q1 + Q3 = Q2 (4) Thay hệ thức (1), (2), (3) vào hệ thức (4) ta được: 2n1= n2 Như mức thùng II: n ca phải múc thùng I: 2n ca số nước có sẵn thùng III là: 3n ca (n nguyên dương ) Bài 3: Trong bình nhiệt lượng kế chứa hai lớp nước Lớp nước lạnh lớp nước nóng Tổng thể tích hai khối nước thay đổi chúng sảy tượng cân nhiệt? Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình với môi trường Giải Gọi V1; V2; V’1; V’2 thể tích nước nóng, nước lạnh ban đầu nước nóng, nước lạnh nhiệt độ cân độ nở co lại nước thay đổi 10C phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K thay đổi nhiệt độ lớp nước nóng nước lạnh ∆t1 ∆t2 V1 = V’1 + V’1K∆t1 V2 = V’2 - V’2K∆t2 Ta có V1 + V2 = V’1 + V’2 + K(V’1∆t1 - V’2∆t2) Theo phương trình cân nhiệt thì: m1C∆t1 = m2C∆t2 với m1, m2 khối lượng nước tương ứng điều kiện cân nhiệt, điều kiện nên chúng có khối lượng riêng Nên: V’1DC∆t1 = V’2DC∆t2 V’1∆t1 – V’2∆t2 = Vậy: V1 + V2 = V’1 + V’2 nên tổng thể tích khối nước khơng thay đổi Bài Người ta thả thỏi đồng nặng 0, 4kg nhiệt độ 800c vào 0, 25kg nước t o = 180c Hãy xác định nhiệt độ cân Cho c = 400 j/kgk c = 4200 j/kgk Giải Gọi nhiệt độ cân hỗn hợp t Ta có phương trình cân nhiệt hỗn hợp sau m1 c1 (80 t ) m2 c2 (t 18) Thay số vào ta có t = 26,20C Bài Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng khơng có tác dụng hố học với có khối lượng là: m1 1kg , m2 2kg , m3 3kg Biết nhiệt dung riêng nhiệt độ chúng c1 2000 j / kgk , t1 100 c, c2 4000 j / kgk , t 100 c, c3 3000 j / kgk, t 500 c Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp cân Tương tự toán ta tính nhiệt độ hỗn hợp cân t t= m1 c1 t1 m2 t c2 m3 c3 t thay số vào ta có t = 20,50C m1 c1 m2 c2 m3 c3 Bài Một hỗn hợp gồm n chất lỏng có khối lượng m1 , m2 , mn nhiệt dung riêng chúng c1 , c2 .cn nhiệt độ t1 , t t n Được trộn lẩn vào Tính nhiệt độ hỗn hợp cân nhiệt Tương tự toán ta có nhiệt độ cân hỗn hợp cân nhiệt t= m1 c1 t1 m2 t c2 m3 c3 t mn t n cn m1 c1 m2 c2 m3 c3 mn cn : có bình cách nhiệt.bình chúa m1 2 Kg nước nhiệt độ t1 200 C ,bình chứa m2 4 Kg nước t2 600 C người ta rót lượng nước từ bình sang bình 2,sau cân nhiệt,nguoif ta lại rót lượng nước m từ bình sang binh 1.nhiệt độ cân bình lúc t1' 21.950 C a, Tính lượng nước m lần rót nhiệt độ cân bình b,nếu tiếp tục thực lần 2,tìm nhiệt độ cân bình Bài giải a, *Trường hợp 1: rót m (kg) nước từ bình sang bình - gọi t2' nhiệt độ cân bình - nhiệt lượng mà m (kg) thu vào để tăng nhiệt độ từ 200 C lên đến t2' 0C - Q mc(t2' t1 ) nhiệt lượng mà m2 (Kg) nước bình tỏa Q2 m2c(t2 t2' ) - áp dụng phương trình cân nhiệt ta có Q Q2 mc (t2' t1 ) m2c(t2 t2' ) m.t2' 20m 240 4t2' t2' 240 20m (1) m4 *Trường hợp rót m (kg) nước từ bình sang bình - gọi t1' nhiệt độ cân bình - nhiệt lượng mà m (kg) nước tỏa để giảm từ t2' 0C xuống đến 21,950 C - Q3 m.c.(t2' t1' ) Nhiệt lượng mà ( (m1 m) kg nước bình thu vào để tăng từ 200 C đến 21,950 C Q3 (m1 m).c.(t1' t1 ) Làm tập từ 2.7 đến 2.29 sách tập