Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay)

Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay) Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay) Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay) Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay) Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay) Bồi dưỡng học sinh giỏi phần NHIỆT HỌC (rất hay)

MỤC LỤC PHẦN NỘI DUNG TRANG Phần thứ I Các kiến thức sử dụng chuyên đề Kiến thức vật lí cần nhớ II Các kiến thức toán học bổ sung Phần thứ hai A Phân dạng phương pháp giải tập I Dạng 1: Tìm nhiệt độ cân hỗn hợp toán chuyển thể (2 buổi) Dấu hiệu nhận biết 5 II Phương pháp giải III Các ví dụ minh họa IV Các tập tự giải 19 B 20 I Dạng 2: Biết nhiệt độ cân tìm đại lượng khác toán chuyển thể (2 buổi) Dấu hiệu nhận biết II Phương pháp giải 21 III Các ví dụ minh họa 21 IV Các tập tự giải 44 C Dạng 3: Đồ thị chuyển thể (1 buổi) 47 I Dấu hiệu nhận biết 47 II Phương pháp giải 47 III Các ví dụ minh họa 48 IV Các tập tự giải 54 Phần thứ ba Kết luận 56 Phần thứ tƣ Tài liệu tham khảo 57 20 Tác giả chuyên đề: Bùi Văn Học Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THCS Vĩnh Yên – TP Vĩnh Yên – tỉnh Vĩnh Phúc Đối tượng bồi dưỡng: Đội tuyển HSG lớp Số tiết: 15 tiết = buổi bồi dưỡng Người viết - Gv: Bùi Văn Học - THCS Vĩnh Yên - Vĩnh Phúc CHUYÊN ĐỀ MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ NHIỆT HỌC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN SỰ CHUYỂN THỂ Phần thứ CÁC KIẾN THỨC SỬ DỤNG TRONG CHUYÊN ĐỀ I Kiến thức vật lí cần nhớ 1/ 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 tính nhiệt lượng vật thu vào hay toả ( chuyển thể chất) Q= m.C.(t2 – t1) m : khối lượng vật(kg) C : Nhiệt dung riêng chất làm vật(J/kg.K) t1,t2 : nhiệt độ lúc đầu lúc sau vật ( C) * Lƣu ý : - t1t2 : vật thu nhiệt - Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy: Q = mq (q suất tỏa nhiệt nhiên liệu) - Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dòng điện chạy qua: Q = I Rt Người viết - Gv: Bùi Văn Học - THCS Vĩnh Yên - Vĩnh Phúc Phương trình cân nhiệt - Nếu trao đổi nhiệt với môi trường : Qtoả ra= Qthu vào 4/ Hiệu suất động nhiệt: H= Qích Qtp 100% Sự chuyển thể chất Đông đặc Ngƣng tụ Toả : Q= λ m Toả : Q=Lm RẮN LỎNG KHÍ Nóng chảy Hoá Thu : Q= λ m Thu : Q=Lm Q= λm : nhiệt lượng vật thu vào hay toả nhiệt độ nóng chảy (J) Q=Lm : nhiệt lượng vật thu vào hay toả nhiệt độ sôi.(J) λ : nhiệt nóng chảy chất cấu tạo nên vật (J/kg) L : nhiệt hoá chất cấu tạo nên vật (J/kg) - Khi chuyển từ thể rắn sang thể lỏng ngược lại thể tích vật thay đổi khối lượng vật không thay đổi - Trong suốt trình chuyển thể nhiệt độ vật không thay đổi đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ vào nhiệt lượng cung cấp cho vật đường thẳng nằm ngang Công thức tính khối lƣợng riêng vật D= m V Trong : V : thể tích vật (m ) m : khối lượng vật (Kg) D : khối lượng riêng vật (Kg/m ) Công thức với mạch điện gồm hai điện trở mắc nối tiếp Q1 R1 ρ1l1S2 = = Q2 R2 ρ2l2 S1 Trong : Q : nhiệt lượng vật tỏa dây dẫn (J) R : điện trở dây dẫn ( Ω ) S : tiết diện dây (m ) l : chiều dài dây dẫn (m) ρ(rô): điện trở suất (Ωm) Công thức tính thể tích vật phụ thuộc vào nhiệt độ t V = V0 (1+αt) Trong : V : thể tích vật nhiệt độ t (m ) V0 : thể tích vật nhiệt độ t0 (m ) α : số dương t : nhiệt độ vật ( C) Công thức tính nhiệt lƣợng hao phí - Nếu nhiệt lượng toả môi trường tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ vật ( t ) môi trường( t0) ta có công thức Q = k (t − t0 Với K số dương ) - Nếu nhiệt toả môi trường tỷ lệ với hiệu nhiệt độ nước môi trường xung quanh, tỷ lệ với diện tích tiếp xúc vật môi trường, công suất hao phí tỏa môi trường là: Php = KS (t − t0 ) Trong : S : diện tích tiếp xúc vật môi trường (m ) t0 : nhiệt độ môi trường ( C) t : nhiệt độ vật ( C) K : số dương Php : Là công suất hao phí (W) - Một đại lượng vật lý x biến thiên từ giá trị a đến giá trị b giá trị trung bình x xTB = a+b 10 Công thức tính lực đẩy Ác – si – mét FA = d.V Trong đó: FA: lực đẩy Ác – si - mét (N) d : trọng lượng riêng chất lỏng (N/m ) V : thể tích phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ(m ) * Để hốn hợp chất rắn bắt đầu chìm chất lỏng 10( m1 + m2 ) = dCL(V1 +V2 ) Hay m1 + m2 = D CL V1 +V2 Trong đó: m1 ; m2: khối lượng chất hỗn hợp (Kg) V1 ; V2: chất hỗn hợp (m ) DCL: khối lượng riêng chất lỏng (N/m ) II Các kiến thức toán học bổ sung Công thức tính thể tích hình trụ V = S.h Trong : V : thể tích hình trụ (m ) S : diện tích đáy hình trụ (m ) h : chiều cao hình trụ (m) Công thức tính thể tích hình cầu: V= π R 3 Trong : V : thể tích hình cầu (m ) R : bán kính hình cầu (m) Phần thứ hai PHÂN DẠNG VÀ PHƢƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP A - Dạng 1: Tìm nhiệt độ cân hỗn hợp toán chuyển thể I Dấu hiệu nhận biết loại tập Bài toán yêu cầu rõ tìm nhiệt độ cân hỗn hợp, có sử dụng đến nhiệt hóa nhiệt nóng chảy hai, dễ để nhận biết loại tập II Phương pháp giải Trước tìm hiểu phương pháp để giải loại toán giải tập tổng quát sau Bài tập tổng quát (Giải biện luận toán sau đây) Người ta cho vào nhiệt lượng kế hỗn hợp m1 kg nước đá nhiệt độ 0 t1 < C m2 kg nước nhiệt độ t2 > C Bỏ qua tỏa nhiệt môi trường xung quanh nhiệt dung nhiệt lượng kế Xác định nhiệt độ cân t; khối lượng nước nước đá hỗn hợp Biết nhiệt dung riêng nướ c đá, nướ c nhi ệt nón g chả y nướ c đá lần lượ t C1; C2 λ Bài giải 0 Có khả xảy : cuối hệ nước C, đá C, hỗn hợp đá nước C Mỗi khả ứng với công thức tìm nhiệt độ cân khác Vậy trước hết ta phải thử xem giả thiết toán rơi vào trường hợp ? Trường hợp Nhiệt độ cuối C nhiệt lượng nhường nước hạ xuống 0 C sau hóa đá hoàn toàn, không đủ để đưa đá lên C : m2c2(t2 - 0) + λ m2 < m1c1(0 – t1) (1) Ta có nhiệt thu đá : Q1 = m1c1(t – t1) Ta có nhiệt nước tỏa : Q2 = m2c2(t2 - 0) + λ m2 + m2c1(0 – t) có cân nhiệt ta có : m1c1(t – t1) = m2c2(t2 - 0) + λ m2 - m2c1 t c1(m1 + m2)t = m2c2t2 + λ m2 + m1c1t1 t= m2c2t2 + m1c1t1 + λm2 c1 (m1 + m2 (2) ) 0 Nhớ t1 < C kết t < C Khối lượng nước hỗn hợp : mn = kg Khối lượng nước đá hỗn hợp : mđ = (m1 + m2 ) kg Trong toán cho đầy đủ giả thiết, trước hết ta thử xem giả thiết có thỏa mãn (1) ta giải theo cách Trường hợp Nhiệt độ cuối C nhiệt lượng nhường nước hạ xuống 0 C thừa để đưa nước đá lên C nóng chảy hoàn toàn: m2c2( t2 – 0) > m1c1(0 – t1) + λ m1 (3) Ta có nhiệt thu nước đá : Q1 = m1c1(0 – t1) + λ m1 + m1c2( t – ) (Đưa nước đá lên C + nóng chảy hoàn toàn + đưa nước vùa hóa lỏng từ đá lên t C) Trong t nhiệt độ cần tìm Ta có nhiệt nước tỏa : Q2 = m2c2(t2 - t) có cân nhiệt ta có : m1c1(0 – t1) + λ m1 + m1c2( t – ) = m2c2(t2 - t) t= m2c2t2 + m1c1t1 − λm1 c2 (m1 + m2 ) (4) 0 Nhớ t1 < C kết t > C Khối lượng nước đá hỗn hợp : mđ = kg Khối lượng nước hỗn hợp : mn = (m1 + m2 ) kg Trong toán cho đầy đủ giả thiết, trước hết ta thử xem giả thiết có thỏa mãn (3) ta giải theo cách Trường hợp Hệ cho nhiệt độ cân t = C kiện toán rơi vào hai trường hợp sau Trường hợp 3.1 0 Nhiệt lượng nước nhường hạ xuống C thừa để đưa nước đá lên C không đủ để tiếp tục hóa lỏng hoàn toàn số nước đá m1c1(0 – t1) + λ m1 ≥ m2c2t2 ≥ m1c1(0 – t1) (5) Kết : Nhiệt độ cân t = C lượng đá hóa lỏng ∆m = m2c2t2 m1c1t1 + (6) λ Khối lượng nước hỗn hợp : mn = (m2 + ) kg ∆m ) Khối lượng nước đá hỗn hợp : mđ = (m1 - kg Trong toán cho đầy đủ giả thiết, trước hết ta thử xem giả thiết có thỏa mãn (5) ta giải theo cách ∆m Trường hợp 3.2 Nhiệt lượng nước nhường hạ xuống C đông đặc phần ∆m, đủ để đưa nước đá lên C m2c2t2 + λ m2 ≥ m1c1(0 – t1) ≥ m2c2t2 (7) Kết : Nhiệt độ cân t = C lượng nước ∆m, bị đông đặc thành nước đá : , ∆m = −m1c1t1 − m2c2t2 λ (8 ) Khối lượng nước hỗn hợp : mn = (m2 - ∆m, ) kg Khối lượng nước đá hỗn hợp : mđ = (m1 + ∆m, ) kg Trong toán cho đầy đủ giả thiết, trước hết ta thử xem giả thiết có thỏa mãn (7) ta giải theo cách - Phân tích đồ thị xác định đoạn gấp khúc (nếu có) biểu diễn trình nào? (tăng nhiệt độ; trình nguội hay trình chuyển thể chất nào?) + Xác định tọa độ điểm gấp khúc để tìm giá trị cụ thể nhiệt độ nhiệt lượng cung cấp + Sử dụng công thức tính nhiệt lượng hay phương trình cân nhiệt ứng với đoạn gấp khúc - Từ tìm đại lượng suy ẩn phải tìm - Ngược lại với toán yêu cầu vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ vật (hay hỗn hợp nhiều vật) theo nhiệt lượng cung cấp, ta vẽ hệ trục tọa độ TOQ xác định biểu diễn điểm gấp khúc lên hệ trục tọa độ nối điểm lại ta đồ thị cần vẽ Chú ý - Khi chuyển từ thể rắn sang thể lỏng ngược lại thể tích vật thay đổi khối lượng vật không thay đổi - Trong suốt trình chuyển thể nhiệt độ vật không thay đổi đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ vào nhiệt lượng cung cấp cho vật đường thẳng nằm ngang song song với trục nhiệt lượng cung cấp III Các ví dụ minh họa Ví dụ Đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ nước theo thời gian đun để nguội Mỗi đoạn đồ thị ứng với t0C trình nào? B C * Phân tích D 100 Đây đồ thị biểu diễn biến đổi nước theo thời gian A 20 - Tại thời điểm ban đầu nước T1 20 C - Tăng đến thời điểm t1 nhiệt độ O T2 T3 T (s) nước tăng 100 C - Tiếp tục tăng thời gian t ứng với đoạn CD không cung cấp nhiệt nhiệt độ nước giảm xuống, đoạn CD nhiệt độ thời gian tỷ lệ nghịch với Bài giải 0 - Đoạn AB biểu diễn trình đun nước nóng từ 20 C đên 100 C - Đoạn BC biểu diển trình nước sôi - Đoạn CD biểu diễn trình để nước nguội Ví dụ 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 ca nhôm.Cho nhiệt dung riêng nước đá nhôm C1 = 4200 J/Kg.K;C2 = 880J/Kg.K ,nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.10 J/Kg(h.1) * Phân tích Đồ thị biểu diễn biến thiên khối nước đá theo nhiệt lượng cung cấp - Nhìn vào đồ thị ta biết nhiệt lượng nước đá o tC B thu vào C để nóng chảy hoàn toàn 170KJ, từ ta tính khối lượng nước đá nào? - Khi nhiệt độ tăng từ C A 170 175 Q(KJ) đến C nhiệt độ thu vào nước ca nhôm biến thiên từ 170KJ đến 175KJ , từ ta tính khối lượng ca nhôm Bài giải Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn C 170KJ (lúc ca nhôm không thu nhiệt không tăng nhiệt độ) Từ khối lượng nước đá là: m1 = 170KJ = λ 170 340 = 0,5Kg 0 Nhiệt lượng nước ca nhôm thu để tăng từ C đến C : 175 – 170 = 5KJ = 5000J Ta có : 5.000 = (m1C1 + m2 C2)( 2-0) 2500 = 0,5 4200 +m2.880  m2 = 2500 − 0,5.4200 880 ≈ 0,45Kg t0C Ví dụ Cho đồ thị biểu diễn thay đổi nhiệt độ khối chất 80 lỏng theo nhiệt lượng cung cấp có dạng hình bên Biết nhiệt dung riêng chất lỏng C = 20 A 2500J/Kg.K a) Xác định nhiệt hoá chất lỏng b) Hãy nêu cách xác định B 1,8 C 12,6 Q(x 10 J) nhiệt hoá chất lỏng thực nghiệm với dụng cụ: cốc, bếp đun,nhiệt kế,đồng hồ bấm dây Nhiệt dung riêng chất lỏng xem biết = ,K *Phân tích: 2g Đây đồ thị biểu diễn - Đoạ thay đổi nhiệt độ khối n chất lỏng phụ thuộc vào BC : cung cấp nhiệt lượng theo thời Chấ t gian: lỏng - Đoạn AB hiểu ứng hoá với trình nào? phụ thuộc trực tiếp vào yếu tố nào? TRo - Đoạn BC hiểu ứng ng giai với trình nào? phụ thuộc đoạ trực tiếp vào yếu tố nào? Từ n ta định hướng cách có giải nhậ - Như ta thấy muốn xác định n nhiệt hoá ta cần xác định khối lượng m nhiệ ∆ Q từ t tìm phương lượn án cho thí g nghiệm ∆ Bài giải a) Nhìn đồ thị ta thấy: - Đoạn AB : Chất lỏng nhận nhiệt lượng Q1 = 1,8.10 J để 0 tăng từ 20 C đến 80 C Gọi m khối lượng chất lỏng ta có : c Q1 = 1,8.10 mc(800 2500.60 Q 20) => m = = Q = Q Q = ( , – , ) J = , n y d ù n g đ ể c h ấ t l ỏ n g h o J v n h i ệ t l ợ n g h i h o n t o n n ê = 9.10 J ∆ ∆ Q Q = L m= = > L = , m 1,2 b) Dựa vào cách giải ta thấy để xác định L ta phải xác định ∆ Q m Ta thực thí nghiệm sau: - Lấy cốc chất lỏng ,dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ ban đầu t1 C - Đun cốc chất lỏng bếp sôi, dùng nhiệt kế xác định t2 C Nhờ đồng hồ bấm giây ta xác định thời gian kể từ lúc đun sôi làT1 - Tiếp tục đun, xác định thời gian T2 kể từ chất lỏng sôi hoá hoàn toàn Bỏ qua thu nhiệt cốc xem bếp toả nhiệt môt cách đặn ,ta có : Q1 = kT1 = mc = (t2 –t1) (1) Q2 = kT2 = Lm (2) (k hệ số tỷ lệ ) Từ (1) (2) ta rút : L= c(t2 c − t1 c).T2 T1 Ví dụ Một xô có chứa M=10kg hỗn hợp nước nước đá để phòng Sự thay đổi nhiệt độ hỗn hợp theo thời gian biểu diễn đồ thị hình bên Nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K ; nhiệt nóng chảy nước t0C 10 20 30 40 50 60 T(ph) đá 3,4.10 J/kg Hãy xác định lượng nước đá ban đầu có xô? Bài giải Gọi q nhiệt lượng xô hấp thụ từ môi trường phút m lượng nước có xô Theo đồ thị, nước đá tan hết T1=50phút, λ m = q.T1 Nước nóng thêm ∆t =2 C T2=10phút, CM ∆t = qT2 Từ biểu thức ta : = 1, 24(kg) m= MC∆tT1 λT2 Ví dụ Dùng bếp điện để đun nóng nồi đựng 2kg nước đá – 20 C Sau phút nước đá bắt đầu nóng chảy a)Sau nước đá nóng chảy hết b)Sau nước đá bắt đầu sôi c)Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ nước (và nước đá) vào thời gian đun Bài giải * Phân tích 0 - Nhiệt lượng cung cấp để làm nóng 2kg nước đá từ -20 C đến C bao nhiêu? - Mỗi phút bếp cung cấp cho nước đá nhiệt lượng tính nào? - Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá nóng chảy hết thành nước C bao nhiêu? 0 - Nhiệt lượng cần có để 2kg nước nóng lên từ C đến 100 C thời gian đun tính nào? - Từ ta vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ thời gian đun Bài giải a) Nhiệt lượng cung cấp để làm nóng 2kg nước đá từ -20 C đến 0 C là: tC 100 Q1= 2.2100 20 = 84 000J Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá nóng chảy hết thành nước C : Q2= Lm = qt2 10 20 Lm Suy t2 = q = phút Tổng thời gian để đun cho nước đá nóng hết thành nước C : t = t1+t2 = 10 phút 0 b) Nhiệt lượng cần cung cấp để 2kg nước nóng lên từ C đến 100 C là: Q3 = 2.4190.100 = 838 000J Q(J) Thời gian cần đun : t =3 Q3 q ≈ 20 phút Tổng thời gian từ lúc đun đến lúc nước bắt đầu sôi: t4 = t + t3 =30 phút c)Vẽ đồ thị hàm số Q biến t Ví dụ Trong bình nhiệt lượng kế có o t ( C) 80 lượng nước với thể tích V1 nhiệt độ t1 = 10 C Người ta đổ thêm thể tích nước 20 o V2 nhiệt độ t2 = 40 C vào bình Biết thể tích nước thay đổi theo nhiệt độ theo quy 15 o T (phút) o luật Vt = V0(1+αt), với V0 Vt thể tích nước nhiệt độ C t C, α hệ số không đổi Khi cân nhiệt, nước bình nhiệt lượng kế tích V, khối lượng m nhiệt độ t =20 C Giả thiết bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường với bình nhiệt lượng kế Khi so sánh tổng (V1 + V2) V Tính tỉ số khối lượng nước bình nhiệt lượng kế ban đầu (m1) khối lượng nước đổ thêm (m2)? Thực tế bỏ qua mát nhiệt Trong bình nhiệt lượng kế có thiết bị đun có điện trở R = 242Ω không thay đổi theo nhiệt độ Khi nối với nguồn điện ổn định 220V theo dõi thay đổi nhiệt độ nước bình theo thời gian đồ thị hình vẽ Biết m = 0,2kg không thay đổi Giải thích nước bình sôi được? Tính công suất hao phí trung bình thời gian nước tăng nhiệt độ công suất tỏa nhiệt môi trường nhiệt độ nước ổn định, coi công suất cung cấp cho nước có ích Nhiệt dung riêng nước: c = 4200J/kg.độ Bài giải + Do bỏ qua mát nhiệt nên ta có phương trình cân nhiệt: cm1(t − t1) = cm2 (t2 − t) ⇒ m1(t − t1) = m2 (t2 − t) ⇔ m1t1 + m2t2 = m1t + m2 t ⇒ (*) m1 t2 − t 40 − 20 = = =2 m2 t − t1 20 −10 o + Gọi V01 V02 thể tích hai khối nước C; 1V ' thể tích tương ứng ' ,V trạng thái cân nhiệt o khối lượng riêng nước nhiệt độ C D thì: V = m1 ⇒ V = V (1 + αt ) = ); m1 (1 + αt V = V (1 + αt) = ' 1 D (1 + αt) 01 1 01 D D ⇒ V = V (1 + m αt ) = (1 + αt ); V = m2 m1 D 02 V = V (1 + αt) = αt) ' 2 m2 02 (1 + D D m1 ⇒V +V = (1 (m + m + m t ) m2 α + αt ) + (1 + αt ) + (m t )= 2 D D 11 2 D D m V=V +V = (1 + αt) + α (1 + αt) = (m + m ) + (m t + m t) ' ' D m1 D D D Từ (*) ta có: V = V1 + V2 (Có thể so sánh độ tăng thể tích lượng nước lạnh m1 độ giảm thể tích lượng nước nóng m2 cho kết quả: V ' −V ' ' ' = V −V ⇔ V = V + V = V + V ) 1 2 2 IV Các tập tự giải Bài a.Tính lượng dầu cần để đun sôi 2lít nước 20 C đựng ấm nhôm có khối lượng 200g Biết nhiệt dung riêng nước nhôm C1= 200J/kg.độ; C2 = 880J/kg.độ , suất toả nhiệt dầu q = 44.10 J/kg hiệu suất bếp 30% b 15phút Biết nhiệt hoá Cần nước L= đun 2,3.10 J thêm /kg bao c.Vẽ đồ thị biểu diễn phụ lâu thuộc nhiệt độ nước vào thời gian đun Bài nước Ngư toC ời hoá ta bỏ hoàn cục toàn nướ Biết c đá bếp vào biểu dầu xô diễn cung nước (hình vẽ) Khối cấp lượng Biết nhiệt nhiệt hỗn dung riêng hợp nước cách M = C1 = 4200 J/Kg.K;nhiệt 10Kg nóng chảy đặn thực kể đo từ lúc nhiệt độ đun t C cho hỗn đến hợp Đồ thị phụ sôi thuộc nhiệt độ vào thời thời gian t gian 50 55 175 nước đá λ = 3,4.10 J/Kg Hãy xác định có nước đá bỏ vào xô ban đầu(bỏ qua mát nhiệt môi trường) B A t(ph) Bài Người ta đun hỗn hợp gồm nước đá chất rắn A dễ nóng chảy bình cách nhiệt nhờ dây đun điện có công suất không đổi Ban đầu khối lượng hai chất có nhiệt độ − 200 C Sự phụ thuộc nhiệt độ hỗn hợp theo thời gian đun biểu diễn đồ t C thị hình vẽ Hãy xác định nhiệt nóng -10 chảy nhiệt dung riêng trạng thái lỏng chất rắn A Cho nhiệt dung riêng nớc đá 2100J/kg độ -20 10 20 30 40 50 T (phút) chất A trạng thái rắn 1200J/(kg.độ) Cho có trao đổi nhiệt dây đun điện hỗn hợp Bài 20 Trên hình vẽ biểu diễn đồ thị đông 10 A 10 25 đặc chất , dựa vào đồ thị trả lời câu hỏi sau: -20 a Các đoạn AB, BC biểu diễn trình nào? b.Chất có đồ thị chất gì? -40 Bài Căn vào đồ thị bên biểu diễn sôi nước ta biết thay đổi nhiệt độ nước sôi nào? C B tC 100 10 20 Phần thứ KẾT LUẬN: Trên số dạng tập thường gặp phần nhiệt học có liên quan đến chuyển thể chất, mà kỳ thi học sinh giỏi, thi vào THPT Chuyên ta hay gặp dạng tập Nếu biết phương pháp giải loại đặc trưng loại giúp cho học sinh nhận biết giải tập chuyển thể chất cách dễ dàng Trong trình bồi dưỡng học sinh giỏi hướng đẫn em đến phương pháp đặc trưng riêng loại đặc biệt cung cấp cho học sinh hệ thống tập mà phải hoàn thành học xong chuyên đề Trong viết chuyên cố gắng không tránh khỏi thiếu sót Tôi mong bạn đồng nghiệp em học sinh đóng góp thêm ý kiến theo số điện thoại (0973 548 616) đê chuyên đề hoàn thiện có hiệu Tôi xin chân thành cám ơn Vĩnh Yên, ngày 06 tháng 11 năm 2015 Người viết chuyên đề Bùi Văn Học Phần thứ tƣ CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách 500 Bài tập Vật lý THCS 200 Bài tập vật lý chọn lọc 121 tập vật lý nâng cao lớp Tạp chí Vật lý & Tuổi trẻ Đề thi HSG & thi vào THPT Chuyên toàn quốc… [...]... m).c2 + m3.c3] t ‟‟ 0 Nhiệt lượng còn thừa lại dùng cho cả hệ thống tăng nhiệt độ từ 0 C đến t ‟‟ ‟‟ 0 t = 16,6 C Ví dụ 7 0 Rót nước ở nhiệt độ t1 = 20 C vào một nhiệt lượng kế (Bình cách nhiệt) Thả 0 trong nước một cục nước đá có khối lượng m 2 = 0,5kg ở nhiệt độ t2 = - 15 C Hãy tìm nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập Biết khối lượng nước đổ vào m1 = m2 Cho nhiệt dung riêng của... Bài giải Sau khi thiết lập cân bằng nhiệt, trong bình 1 và bình 2 tồn tại cả nước và nước 0 đá nên nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 0 C Vì thả vào bình 2, 20g nước đá mà khi cân bằng nhiệt, lượng nước đá đó không đổi nên khi thả 40g nước đá vào bình 3 phải có một phần nước hoá đá là m4 0 Vậy khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ bình này cũng là 0 C Gọi nhiệt dung riêng và nhiệt độ ban đầu của nước và nước đá... cân bằng nhiệt là : V h' = 3900 + 500 = 22(cm) 'n +Vchìm = 200 S Nước trong bình đã dâng lên thêm là: ∆h = h'−h = 22 −15= 7(cm) Ví dụ 5 0 Người ta dẫn 0,1kg hơi nước ở nhiệt độ 100 C vào một 0 nhiệt lượng kế chứa 2kg nước ở nhiệt độ 25 C Biết nhiệt dung riêng và nhiệt hoá hơi của nước lần lượt là C = 4200J/kg.K, 6 L= 6 2,3.10 J/kg Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài 1/ Tính nhiệt độ sau... xác định nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp Nếu xảy ra trường hợp 3 thì trong bước 2 này ta có thể kết luận nhiệt độ cân bằng 0 của hỗn hợp là 0 C Bƣớc 3 : Kết luận và trả lời bài toán III Các ví dụ minh họa Ví dụ 1 Người ta cho vào nhiệt lượng kế một hỗn hợp m1 = 2 kg nước ở nhiệt độ t1 = 0 0 25 C và m2 kg nước đá ở nhiệt độ t2 = -20 C Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh và nhiệt dung của nhiệt lượng... tan hết không? Cho nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,4 10 I/kg và nhiệt dung riêng của nước là C = 4200 J/kg.K (ĐS: tan một phần) b Nếu không, tính khối lượng nước đá còn lại.? (ĐS: 26g) Bài 2 o Ngươì ta trộn m1 = 500g nước đá và m2= 500g nước ở cùng nhiệt độ t1 = 0 C vào o một xô nước ở nhiệt độ 50 C Khối lượng tổng cộng của chúng là m = 2kg Tính nhiệt 5 độ khi có CB nhiệt Cho nhiệt nóng chảy của... thống có nhiệt độ 20 C Cho biết nhiệt 6 hóa hơi, nhiệt dung riêng của nước lần lượt là 2,3.10 J/kg , 4200J/kg.K Bài giải 0 0 0 0 a Gọi các nhiệt độ lần lượt là: t1 = - 10 C; t1‟ = 0 C; t2 = 100 C; t = 20 C Nhiệt lượng cần thiết : ‟ Q1 = m1c1(t1 – t1) = 1800 (J) b Giả sử nước đá nóng chảy hoàn toàn thì nhiệt lượng cần cung cấp là: Q1‟ = m1λ = 34000 (J) 0 Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra khi hạ nhiệt độ... Vậy nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt là tx ≈ 14,45 C Khối lượng nước trong bình: mn= m1 + m2 = 2,2kg Khối lượng nước đá trong bình: mđ = 0 c) Trường hợp 3: m2= 6kg 0 Nhiệt lượng thu vào của nước đá để tăng nhiệt độ lên 0 C là: Q2= m2C2(0 – t2) = 2,1.6.[0 − (−20)]= 252(kJ) 0 So sánh Q1 Qtỏa chứng tỏ chỉ 1 phần nước đá bị tan ra Như vậy khi cân bằng nhiệt, hỗn hợp gồm cả nước và nước đá o ⇒ Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t = 0 C Khối lượng phần nước đá tan ra là: Qtỏa = mtan λ ⇒ mtan = Q to a λ 302400 = 336000 = 0,9(kg) Khối lượng nước có trong bình khi cân bằng nhiệt