Ngày soạn : 16/02/2012 Ngày dạy : 24/02/2012 Tiết : 74 - 81 Chuyên đề : Cân nhiệt có chuyển thể I, LÍ THUYẾT 1,Nhiệt lượng vật thu vào để m kilogam vật nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy Q m - M : khối lượng vật (Kg) - : nhiệt nóng chảy chất làm vật (J/Kg) - Q : nhiệt lượng vật thu vào để m kilogam vật nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy (J) 2,Nhiệt lượng vật tỏa để m kilogam vật nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy Q m - M : khối lượng vật (Kg) - : nhiệt đông đặc chất làm vật (J/Kg) - Q : nhiệt lượng vật tỏa để m kilogam vật đơng đặc hồn tồn nhiệt độ đơng đặc (J) 3,Nhiệt lượng vật thu vào để m kilogam vật hóa hồn tồn nhiệt độ hóa Q L.m - M : khối lượng vật (Kg) - : nhiệt hóa chất làm vật (J/Kg) - Q : nhiệt lượng vật thu vào để m kilogam vật hóa hồn tồn nhiệt độ hóa (J) 4,Nhiệt lượng vật tỏa để m kilogam vật ngưng tụ hoàn toàn nhiệt độ ngưng tụ Q L.m - M : khối lượng vật (Kg) - : nhiệt ngưng tụ chất làm vật (J/Kg) - Q : nhiệt lượng vật tỏa để m kilogam vật đơng đặc hồn tồn nhiệt độ đông đặc (J) II, Phương pháp giải - xác định chất thu nhiệt,chất tỏa nhiệt,nhiệt lượng cần cho vật chuyển đổi chất - áp dụng phương trình cân nhiệt để thiết lập phương trình cần thiết III, Bài tập áp dụng Bài 1: Trong bình đồng có đựng lượng nước đá có nhiệt độ ban đầu t1 = - oC Hệ cung cấp nhiệt lượng bếp điện Xem nhiệt lượng mà bình chứa lượng chất bình nhận tỷ lệ với thời gian đốt nóng (hệ số tỷ lệ khơng đổi) Người ta thấy 60 s nhiệt độ hệ tăng từ t1 = - oC đến t2 = oC, sau nhiệt độ khơng đổi 1280 s tiếp theo, cuối nhiệt độ tăng từ t = oC đến t3 = 10 oC 200 s Biết nhiệt dung riêng nước đá c1 = 2100 J/(kg.độ), nước c = 4200 J/(kg.độ) Tìm nhiệt lượng cần thiết để 1kg nước đá tan hoàn toàn 00c Giải Gọi K hệ số tỷ lệ nhiệt lượng cần thiết để kg nước đá nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy + Trong T1 = 60 s đầu tiên, bình nước đá tăng nhiệt độ từ t1 = - 5oC đến t2 = oC: k.T1 = (m1.c1 + mx.cx)(t2 - t1) (1) + Trong T2 = 1280 s tiếp theo, nước đá tan ra, nhiệt độ hệ không đổi: k.T2 = m1. (2) + Trong T3 = 200 s cuối cùng, bình nước tăng nhiệt độ từ t2 = oC đến t3 = 10oC: k.T3 = (m1.c2 + mx.cx)(t3 - t2) (3) Từ (1) (3): m1c1 m x c x k.T1 t - t1 ( 4) m1c m x c x k.T3 t3 - t2 (5) Lấy (5) trừ (4): m(c - c ) k.T3 k.T1 t3 - t2 t - t1 (6) Chia vế phương trình (2) (6): c - c1 Vậy: Thay số: k.T2 T2 k.T3 k.T1 T3 T1 t3 - t2 t - t1 t3 - t2 t - t1 T2 ( c - c ) T3 T1 t3 - t2 t - t1 1280 (4200 - 2100) J 336000 3,36.10 200 60 kg 10 - 0 - (- 5) Bài Bỏ 100g nước đá t1 0 o C vào 300g nước t 20 o C Nước đá có tan hết khơng? Nếu khơng tính khối lượng đá cịn lại Cho nhiệt độ nóng chảy nước đá 3,4.105 j / kgk nhiệt dung riêng nước c = 4200j/kg.k Giải Gọi nhiệt lượng nước Qt = m2 c2 (20 - 0) = Qthu m1 Qt từ 200C 00C nước đá tan hết Q thu ta có 0,3.4200.20 =25200j = 0,1 3,4.10 = 34000j Ta thấy Q thu > Qtoả nên nước đá không tan hết Lượng nước đá chưa tan hết m 8800 Qthu - Qtoa = 3,4.105 = 0,026 kg Bài Trong bình có chứa m1 2kg nước t1 250 c Người ta thả vào bình m2 kg nước đá t = - 20 c Hảy tính nhiệt độ chung hỗn hợp có cân nhiệt trường hợp sau đây: a) m2 = 1kg b) m2 = 0,2kg c) m2 = 6kg cho nhiệt dung riêng nước, nước đá nhiệt nóng chảy nước đá c1 4,2kj / kgk ; c2 2,1kj / kgk , 340kj / kg Giải Nếu nước hạ nhiệt độ tới 00c toả nhiệt lượng Q1 c1m1 (t1 - 0) 4,2.2.(25 - 0) 210kj a) m2 = 1kg nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới ooc Q2 c2 m2 (o - t ) 2,1.(o - ( - 20)) 42kj Q1 Q2 nước đá bị nóng chảy Nhiệt lượng để nước đá nóng chảy hồn tồn: Q' m2 340.1 340kj nước đá chưa nóng chảy hoàn toàn Vậy nhiệt độ cân 00C Khối lượng nước đá đông đặc m y Q1 Q2 Q'2 c1 m1 (t - 0) m y c2 m2 (0 - t ) m y 0,12 kg Khối lượng nước đá nóng chảy m x xác định bởi: c1.m1 (t - 0) c2 m2 (0 - t ) .mx mx 0,5kg Khối lượng nước có bình: Khối lượng nước đá lại b) m2 0,2kg mn m1 m x 2,5kg md m2 - m x 0,5kg : tính tương tự phần a Q2 c2 m2 (0 - t ) 8400 j; Q ' m2 68000 j nước đá nóng chảy hết nhiệt độ cân cao Ooc Nhiệt độ cân xác định từ Q1 Q2 Q ' c m2 (0 - t ) .m2 c1m2 (t - 0) c1m1 (t1 - t ) Từ t 14,5 c Khối lượng nước bình: Khối lượng nước đá c) mn m1 m2 2,2kg md O m2 6kg Q2 c2 m2 (0 - t ) 252kj Q1 Q2 : nước hạ nhiệt độ tới Oocvà bắt đầu đơng đặc - Nếu nước đơng đặc hồn tồn nhiệt lượng toả là: Q '1 m1 680kj Q2 Q1 Q'1 : nước chưa đơng đặc hồn toàn, nhiệt độ cân ooc - Khối lượng nước đá có bình đó: md m2 m y 6,12kg Khối lượng nước lại: mn m1 - m y 1,88kg Bài tập tương tự Bài Thả 1, 6kg nước đá -100c vào nhiệt lượng kế đựng 1,6kg nước 800C; bình nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 200g có nhiệt dung riêng c = 380j/kgk a) Nước đá có tan hết hay khơng b) Tính nhiệt độ cuối nhiệt lượng kế Cho biết nhiệt dung riêng nước đá cd 2100j/kgk nhiệt nóng chảy nước đá 336.10 j / kgk Bài Trong nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước 1kg nước đá nhiệt độ O0c, người ta rót thêm vào 2kg nước 500C Tính nhiệt độ cân cuối Đáp số : Bài a) nước dá không tan hết b)00C Bài t = 4,80C Làm tập từ 2.30 đến 2.50 sách tập