PHầN 1: lý thuyết 1. Định luật về công: Không một máy cơ đơn giản nào cho ta lợi về công. Đợc lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đờng đi và ngợc lại. 2. Khái niệm công suất: Công thực hiện đợc trong một đơn vị thời gian đợc gọi là công suất. Công suất đợc xác định bằng công thực hiện đợc trong một đơn vị thời gian. Công thức: A t = P P: công suất (W) A: công thực hiện đợc (J) t: thời gian thực hiện công đó (s) 1W = 1J/s ; 1kW = 1000W 3. Khi nào vật có cơ năng? Khi vật có khả năng thực hiện công , ta nói vật có cơ năng. 4. Cơ năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào? - Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác đợc chọn làm mốc để tính độ cao, gội là thế năng hấp dẫn. Vật có khối lợng càng lớn và có độ cao càng lớn thì thế năng hấp dẫn càng lớn. - Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi. - Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Vật có khối lợng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì có động năng càng lớn. Động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của vật bằng tổng động năng và thế năng của nó. 5. Bảo toàn cơ năng. Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hóa lẫn nhau nhng cơ năng đợc bảo toàn. 6. Các chất đợc cấu tạo nh thế nào? Nêu 2 đặc điểm của nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật? Các chát đợc cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là nguyên tử, phân tử. - Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách. - Các nguyên tử, phân tử chuyển động không ngừng. Nhiệt đọ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh. 7. Nhiệt năng là gì? Có mấy cách làm thay đổi nhiệt năng? Tìm ví dụ cho mỗi cách? Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của tất cả các phân tử cấu tạo nên vật. Có hai cách làm thay đổi nhiệt năng: Thực hiện công. VD: Khi cọ xát đồng xu lên mặt bàn thì đồng xu nóng lên. Truyền nhiệt: VD: Bỏ thìa nhôm vào cốc nớc nóng có nhiệt độ cao hơn thìa nhôm thì thìa nhôm nóng lên. 8. Nhiệt lợng là gì? Đơn vị nhiệt lợng. Nhiệt lợng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm đợc hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt. Đơn vị nhiệt lợng là jun (J). 9. Có mấy hình thức truyền nhiệt? Nêu các hình thức truyền nhiệt chủ yếu của các chất? Có 3 hình thức truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lu và bức xạ nhiệt. Dẫn nhiệt: Sự truyền nhiệt năng từ phần này sang phần khác trong cùng một vật hay từ vật này sang vật khác. Đối lu: Sự truyền nhiệt năng bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí. Bức xạ nhiệt: là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất rắn là dẫn nhiệt. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng là đối lu. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất khí là đối lu. Hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chân không là bức xạ nhiệt. 10. So sánh tính dẫn nhiệt của các chất. Chất rắn dẫn nhiệt tốt hơn chất lỏng, chất lỏng dẫn nhiệt tốt hơn chất khí. Chú ý: chất rắn dẫn nhiệt tốt. Trong chất rắn, kimm loại dẫn nhiệt tốt nhất. Chất lỏng và chất khí dẫn nhiệt kém. Chân không không dẫn nhiệt. 11. Viết công thức tính nhiệt lợng vật thu vào để nóng lên. Q = m.c. 0 t Q: nhiệt lợng vật thu vào (J) m: khối lợng của vật (kg) c: nhiệt dung riêng (J/kg.K) 0 t : độ tăng nhiệt độ ( 0 C) 0 0 0 2 1 t t t = 0 1 t : nhiệt độ ban đầu của quá trình trao đổi nhiệt 0 2 t : nhiệt độ sau của quá trình trao đổi nhiệt 12. Viết công thức tính nhiệt lợng vật tỏa ra. Q = m.c. 0 t Q: nhiệt lợng vật thu vào (J) m: khối lợng của vật (kg) c: nhiệt dung riêng (J/kg.K) 0 t : độ giảm nhiệt độ ( 0 C) 0 0 0 1 2 t t t = 0 1 t : nhiệt độ ban đầu của quá trình trao đổi nhiệt 0 2 t : nhiệt độ sau của quá trình trao đổi nhiệt 13. khái niệm nhiệt dung riêng. Nhiệt dung riêng của một chất cho biêt nhiệt lợng cần truyền cho 1kg chất đó để nhiệt độ của nó tăng thêm 1 0 C. 14. Nói nhiệt dung riêng của nớc là 4200J/kg.K có nghĩa là gì? Nói nhiệt dung riêng của nớc là 4200J/kg.K có nghĩa là muốn làm cho 1kg nớc nóng thêm 1 0 C thì cần truyền cho nớc một nhiệt lợng là 4200J. 15. Viết công thức tính Q do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra. Q = q.m Q: nhiệt lơng tỏa ra (J). q: năng suât tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg). m: khối lợng của nhiên liệu đã bị đốt cháy (kg). 16. Nói năng suất toả nhiệt của dầu hỏa là 44.10 6 J/kg có nghĩa là gì? Có nghĩa là 1kg dầu hỏa bị đốt cháy hoàn toàn thì tỏa ra một nhiệt lợng bằng 44.10 6 J. 17. Phát biểu nguyên lí truyền nhiệt? - Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. - Sự truyền nhiệt cho tới khi nhiệt độ của hai vật cân bằng nhau thì ngừng lại. - Nhiệt lợng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lợng do vật kia thu vào. 18. Viết phơng trình cân bằng nhiệt. Q tỏa = Q thu 19. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lợng: Năng lợng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chỉ truyền từ vật này sang vật khác, chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. 20. Hiệu suất động cơ nhiệt: A H Q = Trong đó: H: hiệu suất A: công có ích của động cơ (J) Q: nhiệt lợng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra (J) Phần ii: bài tập Bài 1. xỏc nh nhit dung riờng ca chỡ , mt hc sinh th mt ming chỡ cú khi lng 300g c nung núng ti 100 0 C vo 0,25 lớt nc 58,5 0 C . Nc núng lờn ti 60 0 C. a. Tớnh nhit lng nc thu vo. Bit nhit dung riờng ca nc l 4200J/kg.K. b. Tớnh nhit dung riờng ca chỡ. Cho b iết: m 1 =300g = 0,3kg V 2 = 0,25l 0 01 t = 100 0 C 0 02 t = 58,5 0 C 0 t = 60 0 C c 2 = 4200J/kg.K a) Q thu = ? b) c 1 =? Giải Ta có V 2 = 0,25l m 2 = 0,25kg a) Nhiệt lợng nớc thu vào là: Q thu = m 2 .c 2 ( 0 t - 0 02 t ) = 0,25.4200(60 58,5) = 1575(J) b) Nhiệt lợng của chì tỏa ra đợc xác định bằng công thức: Q tỏa = m 1 .c 1 ( 0 01 t - 0 t ) Theo phơng trình cân bằng nhiệt Q tỏa = Q thu m 1 .c 1 ( 0 01 t - 0 t ) = 1575(J) ( ) 1 0 0 0 0 1 01 1575 1575 131,25 / . 0,3 (100 60 ) J J c J kg K kg C C m t t = = = Đáp số: a) Q thu = 1575(J) b) c 1 = 131,25 J/kg.K Bài 2. Thả một quả cầu nhôm có khối lợng 0,2 kg đã đợc đun nóng tới 100 0 C vào một cốc nớc ở 20 0 C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và nớc đều bằng 27 0 C. Coi nh chỉ có quả cầu và nớc trao đổi nhiệt với nhau. Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nớc lần lợt là: c 1 = 880 J/kg.K và c 2 = 4200 J/kg.K. a) Tính nhiệt lợng do quả cầu toả ra. b) Tính khối lợng của nớc. Cho biết: Giải: m 1 = 0,2kg 0 01 t =100 0 C 0 02 t = 20 0 C 0 t = 27 0 C c 1 = 880 J/kg.K c 2 = 4200 J/kg.K a) Q tỏa =? b) m 2 =? a) Nhiệt lợng do quả cầu nhôm tỏa ra là: Q tỏa = m 1 .c 1 ( 0 01 t - 0 t ) = 0,2.880(100 27) =12848 (J) b) Nhiệt lợng nớc thu vào đợc xác định bằng công thức: Q thu = m 2 .c 2 ( 0 t - 0 02 t ) Theo phơng trình cân bằng nhiệt: Q thu = Q tỏa m 2 .c 2 ( 0 t - 0 02 t ) = 12848 (J) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 0 0 0 0 2 02 12848 12848 4200 / . 27 20 J J m c t t J kg K C C = = m 2 = 0,4kg Đáp số: a) Q tỏa = 12848 (J) b) m 2 = 0,4kg Bài 3. a) Tính nhiệt lợng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 0,6kg dầu hoả? Biết năng suất toả nhiệt của dầu hoả là 44.10 6 J/kg b) Với nhiệt lợng trên ta có thể đun sôi đợc bao nhiêu lít nớc từ nhiệt độ 20 0 C? Biết nhiệt dung riêng của nớc là 4200J/kg.K c) Nếu hiệu suất là 45%, thì nhiệt lợng nớc thu vào là bao nhiêu? Cho biết: 6 0 0 1 0 0 2 0,6 44.10 / 4200 / . 20 100 45% d d n m kg q J kg c J kg K t C t C H = = = = = = ) ) ) ? ? ? n i a Q b V c Q = = = Giải: a) Nhiệt lợng dầu hỏa tỏa ra là: . d d Q m q= = 0,6.44.10 6 = 26,4.10 6 (J) b) Ta có: ( ) 0 0 2 1 . n n Q m c t t= ( ) ( ) 6 0 0 2 1 26,4.10 4200 100 20 n n Q m c t t = = =78,6 (kg) => V = 78,6 ( ) c) Công thức tính hiệu suất: .100% i tp Q H Q = 6 . 40%.26,4.10 100% 100% tp i H Q Q = = =10,56.10 6 (J) Đáp số: a) Q = = 26,4.10 6 (J) b) V = 78,6 ( ) c) Q i = 10,56.10 6 (J) Bài 4. Dùng ấm điện để dun 2 lít nớc ở nhiệt độ 20 0 C. ấm làm bằng nhôm có khối lợng 200g. Cho nhiệt dung riêng của nớc và của nhôm lân lợt là 4200J/kg.K và 880J/kg.K. (Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng) a) Tính lợng nhiệt cần cung cấp để đun sôi lợng nớc nói trên. b) Để thu đợc lợng nhiệt trên cần phải tốn bao nhiêu kg dầu hỏa. Biết năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10 6 J/kg. Cho biết: 1 2 1 2 6 0 0 0 0 0 2 200 0,2 4200 / . 880 / . 44.10 / 20 100 V l m g kg c J kg K c J kg K q J kg t C t C = = = = = = = = 3 ) ? ) ? a Q b m = = Giải: Ta có: 1 1 2 2V l m kg= = Nhiệt lợng cần truyền cho nớc là: ( ) ( ) ( ) 0 0 1 1 1 0 . 2.4200 100 20 672000Q m c t t J= = = Nhiệt lợng cần truyền cho ấm nhôm là: ( ) ( ) ( ) 0 0 2 2 2 0 . 0,2.880 100 20 14080Q m c t t J= = = Nhiệt lợng cần để đun sôi nớc là: Q=Q 1 + Q 2 = 672000 + 14080 = 686080 (J) b) áp dụng công thức tính nhiệt lợng tỏa ra do nhiên liệu bị đốt cháy: ( ) 3 3 3 6 . 686080 0,0156 44.10 Q Q m q m q m kg = = = = Đáp số: a) Q=686080J b) m 3 = 0.015kg Bài 5. Muốn có 16 lít nớc ở nhiệt độ 40 0 C ta phải pha bao nhiêu lít nớc ở 20 0 C và bao nhiêu lít nớc đang sôi? Giải: Nhiệt lợng nớc 20 0 C thu vào là: ( ) 0 0 1 1 01 .Q m c t t= Nhiệt lợng nớc sôi tỏa ra là: ( ) 0 0 2 2 02 .Q m c t t= Theo phơng trình cân bằng nhiệt: ( ) ( ) 0 0 0 0 1 2 1 01 2 02 . .Q Q m c t t m c t t= = ( ) ( ) 0 0 0 0 1 01 2 02 m t t m t t = ( ) ( ) 1 2 1 2 40 20 100 40 20 60 m m m m = = Mặt khác: 1 2 16m m+ = Giải ra ta đợc: m 1 = 12kg; m 2 = 4kg Bài 6. Tính nhiệt lợng toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 15 kg than đá. Để thu đợc nhiệt l- ợng trên cần đốt cháy hết bao nhiêu kg dầu hoả? Biết năng suất toả nhiệt của than đá là 27.10 6 J/kg, của dầu hoả là 44.10 6 J/kg. Bài 7. Ngi ta th mt ming ng khi lng 600g nhit 100 0 C vo 2,5kg nc. nhit khi cú s cõn bng nhit l 30 0 C. Hi nc núng lờn thờm bao nhiờu , nu b qua s trao i nhit vi bỡnh ng nc v mụi trũng bờn ngoi. Cho nhit dung riờng ca ng l 380J/kg.K v ca nc l 4200J/kg.K. Bài 8. Ngời ta dùng bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nớc từ 20 0 C đựng trong một ấm nhôm.có khối lợng 0,5kg. Tính lợng dầu hỏa cần thiết, biết chỉ có 30%nhiệt lợng do dầu tỏa ra làm nóng nớc và ấm. Cho nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K, của nớc là 4200J/kg.K, năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10 6 J/kg. Bài 9. Một nhiệt lợng kế chứa 2 lít nớc ở nhiệt độ 15 0 C. hỏi nớc nóng lên tới bao nhiêu độ nếu bỏ vào nhiệt lợng kế một quả cân bằng đồng thau khối lợng 500g đợc nung nóng tới 100 0 C. Lấy nhiệt dung riêng của đồng thau là 368J/kg.K, của nớc là 4186J/kg.K. Bỏ qua nhiệt lợng truyền cho nhiệt lợng kế và môi trờng bên ngoài. Bài 10. Tính hiệu suất của một bếp dầu, biết rằng phải tốn 150g dầu mới đun sôi đợc 4,5 lít nớc ở 20 0 C. Cho nhiệt dung riêng của nớc là 4200J/kg.K, năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10 6 J/kg. Hớng dẫn: Công thức tính hiệu suất: .100% i tp Q H Q = Trong đó: H: hiệu suất. Q i : nhiệt lợng có ích (J) Q tp :nhiệt lợng toàn phần (J). . m 2 .c 2 ( 0 t - 0 02 t ) = 1 284 8 (J) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 0 0 0 0 2 02 1 284 8 1 284 8 4200 / . 27 20 J J m c t t J kg K C C = = m 2 = 0,4kg Đáp số: a) Q tỏa = 1 284 8 (J) b) m 2 = 0,4kg Bài 3 2 2 0 . 0,2 .88 0 100 20 14 080 Q m c t t J= = = Nhiệt lợng cần để đun sôi nớc là: Q=Q 1 + Q 2 = 672000 + 14 080 = 686 080 (J) b) áp dụng công thức tính nhiệt lợng tỏa ra do nhiên li u bị đốt. c 1 = 88 0 J/kg.K và c 2 = 4200 J/kg.K. a) Tính nhiệt lợng do quả cầu toả ra. b) Tính khối lợng của nớc. Cho biết: Giải: m 1 = 0,2kg 0 01 t =100 0 C 0 02 t = 20 0 C 0 t = 27 0 C c 1 = 88 0 J/kg.K c 2 =