Chuyên đề nhiệt học - toanhoclavotan BT nhiet

Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý PHẦN CƠ HỌC PHẦN I – CÁC BÀI TOÁN VỀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC VẬT Phần gồm có: - Các toán chuyển động vật hệ vật - Các toán vận tốc trung bình - Các tốn chuyển động tròn - Các tốn cơng thức cộng vận tốc - Các toán đồ thị chuyển động A/ Các toán chuyển động vật hệ vật 1/ Hệ vật gồm vật chuyển động với vận tốc phương: Phương pháp: sử dụng tính tương đối chuyển động công thức cộng vận tốc trường hợp vật chuyển động chiều so với vật mốc nên chọn vật có vận tốc nhỏ làm mốc để xét chuyển động Bài toán: Trên đường đua thẳng, hai bên lề đường có hai hàng dọc vận động viên chuyển động theo hướng: hàng vận động viên chạy việt dã hàng vận động viên đua xe đạp Biết vận động viên việt dã chạy với vận tốc v = 20km/h khoảng cách hai người liền kề hàng l = 20m; số tương ứng hàng vận động viên đua xe đạp v2 = 40km/h l2 = 30m Hỏi người quan sát cần phải chuyển động đường với vận tốc v để lần vận động viên đua xe đạp đuổi kịp lúc lại đuổi kịp vận động viên chạy việt dã tiếp theo? Giải: Coi vận động viên việt dã đứng yên so với người quan sát vận động viên đua xe đạp Vận tốc vận động viên xe đạp so với vận động viên việt dã là: Vx = v2 – v1 = 20 km/h Vận tốc người quan sát so với vận động viên việt dã là: Vn = v3 – v1 = v3 – 20 Giả sử thời điểm tính mốc thời gian họ ngang l1 Vn l1  l Thời gian cần thiết để VĐV xe đạp phía sau đuổi kịp VĐV việt dã nói là: t  VX l1 l l  Thay số tìm được: v3 = 28 km/h Để họ lại ngang hàng t1 = t2 hay: v3  20 VX Thời gian cần thiết để người quan sát đuổi kịp vận động viên việt dã là: t1  2/ Hệ vật gồm vật chuyển động với vận tốc khác phương Phương pháp: Sử dụng cơng thức cộng vận tốc tính tương đối chuyển động: Bài toán: Trong hệ tọa độ xoy ( hình 1), có hai vật nhỏ A B chuyển động thẳng Lúc bắt đầu chuyển động, vật A cách vật B đoạn l = 100m Biết vận tốc vật A vA = 10m/s theo hướng ox, vận tốc vật B vB = 15m/s theo hướng oy a) Sau thời gian kể từ bắt đầu chuyển động, hai vật A B lại cách 100m b) Xác định khoảng cách nhỏ hai vật A B Giải: a/ Quãng đường A t giây: AA1 = vAt Quãng đường B t giây: BB1 = vBt Khoảng cách A B sau t giây: d2 = (AA1)2 + (AB1)2 Với AA1 = VAt BB1 = VBt Đề cương bồi dưỡng HSG – Mơn Vật lý BÀI TỐN1:Tính nhiệt lượng cần thiết để m(kg) chất A thay đổi nhiệt độ từ t1 đến t2 Phương pháp giải: áp dụng công thức: Q = mA CA(t2-t1) Nếu t2> t1 Vật thu lượng áp dụng công thức: Q = mA CA(t1-t2) Nếu t2< t1 Vật toả lượng mA: khối lượng chất A - đơn vị (kg) CA: Nhiệt dung riêng chất A - đơn vị J/kg.độ t1: Nhiệt độ ban đầu vật A- đơn vị 0C t2: Nhiệt độ lúc sau vật A- đơn vị 0C Nhận xét toán 1: Từ toán người ta u cầu ta tính : +Nhiệt lượng vật A toả vật A thu vào dựa vào nhiệt độ đầu vầ cuối +Khối lượng vật A biết CA, Q, t1, t2 +Nhiệt dung riêng chất A(xác định chất A) biết Q, m A, t1, t2 Nếu thay chất A hai hay nhiều chất (hệ chất) ta có tốn thứ hai ví dụ sau: BÀI TỐN 2: Tính nhiệt lượng cần thiết cung cấp để ấm nhơm có khối lượng m1(kg) đựng m2 (kg) nước thay đổi nhiệt độ từ t1 đến t2 Phương pháp giải: - Do tính chất cân nhiệt độ: t1 nhôm = t1 nước t2 nước = t2 nhôm Xác định nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ nhôm: Q1 = m1C1( t2 – t1) Xác định nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ nước Q2 = m2C2( t2 – t1) Nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ ấm nhôm đựng nước là: Q = Q1 + Q2 =( t2 – t1)( m1C1+ m2C2) Nhận xét toán 2: - Cũng giống với tốn người ta yêu cầu ta tính: Nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ vật tăng từ t1 đến t2 Nhiệt lượng toả hệ vật giảm t1 xuống t2 Tìm khối lượng, nhiệt dung riêng, độ tăng nhiệt độ hệ chất Nếu hệ chất có từ chất trở lên phương pháp giải hồn tồn tương tự BÀI TOÁN 3: Xác định khối lượng, nhiệt dung riêng, độ tăng nhiệt độ vật( toả hay thu nhiệt) từ cân nhiệt Nhận xét: để hai vật nóng lạnh gần nhau, thơng thường vật nóng nguội vật lạnh nóng lên Điều có nghĩa có phần nhiệt lượng truyền từ vật nóng sang vật lạnh nhiệt độ hai vật cân bằng: Ta có: Qtoả = Qthu Từ nhận xét ta có phương pháp giải sau vật khơng có chuyển thể: Xác định rõ ràng vật toả nhiệt, vật thu nhiệt( vật nóng hơn, vật toả nhiệt, vật lạnh vật thu nhiệt) Viết phương trình nhiệt lượng( toả hay thu vào) vật Giả sử nhiệt độ hai vật cân t’ t1< t’< t2 Q1 = m1C1( t’ – t1) Q2 = m2C2( t2 – t’) áp dụng phương trình cân nhiệt Q1 = Q2 Giải phương trình, tính tốn suy đại lượng cần tìm - Nếu có chuyển thể chất ta phải tính thêm nhiệt lượng cần cung cấp toả vào Qthu Qtoả áp dụng phương trình cân nhiệt để tìm đại lượng lại Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý - lưu ý trình toả nhiệt hay thu nhiệt trải qua nhiều giai đoạn BÀI TỐN 4: Đun nóng m(kg) chât A từ nhiệt độ t1-> t2 loại nhiên liệu(dầu, ga, củi….) Xác định khối lượng nhiên liệu cần đốt cháy - Nhiêt lượng toả đốt cháy 1kg nhiên liệu (đốt cháy hoàn toàn) gọi suất toả nhiệt nhiên liệu kí hiệu q - Nếu đố cháy m(kg) nhiên liêu suất toả nhiệt lúc là: Q= q m -Năng suất toả nhiệt số chất: Củi khô: 10.106J/kg Xăng : 46.106J/kg Dầu hoả: 44.106J/kg Than đá : 34.106J/kg Than gỗ: 30.106J/kg Hydrô: 140.106J/kg Phương pháp giải: -Xác định nhiệt lượng cần thiết để đun nóng chất A từ nhiệt độ t1 đến t2 Q1 = mC1( t2 – t1) (J) -Trường hợp lí tưởng: Q = Q1 =>khối lượng nhiên liệu cần đốt cháy : M =Q1/ q -Trường hợp có hao phí: + Nhiệt lượng cần đốt ch là: Q= m.H.(Với H hiệu suất toả nhiệt) + áp dụng Q = Q1 => khối lượng cần đốt cháy là: m =Q1/ H.q Bài tập áp dụng: Bài 1: để đun sơi 50 lít nước từ 200C bếp than Biết hiệu suất bếp 85%.Xác định lượng than củi cần thiết để đun lượng nước Cho suất toả nhiệt than củi q=30.10 6/kg Bài 2: Đun 45 lít nước từ 200C đến điểm sôi xác định hiệu suất bếp dầu Biết đun lượng nước nói trên, phảI tốn 0,5kg dầu hoả Bài 3:Dùng bếp dầu để đun sôI ấm nước nhôm khối lượng 500g chứa 5l nước nhiệt độ 200C a) Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sơI ấm nước b) Bếp có hiệu suất 80% Tính thể tích dầu cần thiết.Cho khối lượng riêng dầu D =800kg/m3 BÀI TOÁN 5: Xác định nhiệt lượng cần thiết để vật(chất) chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng sang từ lỏng sang -Phương pháp giải: -Xác lập sơ đồ hấp thụ nhiệt: Chất (A) t1 -Q1 ->(A) tnc - Q2 ->(A)nc—Q3 >Asơi—Q4 >(A)hơi - Bài tốn xem có q trình hấp thụ nhiệt: + Chuyển từ nhiệt độ t1 sang nhiệt độ nóng chảy: Q1 = mC1( tnc– t1) + Chuyển từ nhiệt độ nóng chảy sang nóng chảy hồn tồn: Q = m1  + Chuyển từ nhiệt độ nóng chảy hồn tồn đến nhiệt độ sơi: Q3 = mC2( tsôi– tnc) + Chuyển từ nhiệt độ sôi sang bốc hoàn toàn; Q4 = m.L Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho trình tổng nhiệt lượng Q= Q1+ Q2 +Q3 + Q4 Lưu ý: Nhiệt dung riêng số chất Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sơi số chất thường dùng số chất thông thường thông thường Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý -Nước: 4200J/kg.độ -Rượu: 4200J/kg.độ -Nước đá: 2500J/kg.độ -Nhôm: 880J/kg.độ -Sắt,thép,gang: 460J/kg.độ -Đồng:380J/kg.độ: -Chì: 130J/kg.độ -Đất: 800J/kg.độ -Thép: 1300 C -Đồng: 10830C -Vàng: 10640C -Bạc: 9600C -Nhơm: 6580C -Chì: 3270C -Kẽm: 2320C -Băng phiến: 800C -Nước đá: 13000C -Thuỷ ngân: -390C -Rượu: -1170C -ête: 35 C -Rượu: 800C -Nước: 1000C -Thuỷ ngân: 3570C -Đồng: 25880C -Sắt: 30500C BÀI TOÁN 6: ĐỘNG CƠ NHIỆT Động nhiệt mà nội nhiên liệu cháy chuyển hoá thành Bài tập thuộc dạng này, thường lại rơI vào chủ đề tính cơng, cơng suất, tính hiệu suất, lượng toả nhiệt nhiên liệu Hiệu suất động điện tỷ số phần lượng chuyển hố thành cơng có ích động lượng toàn phần nhiên liệu cháy tạo Phương pháp giải: áp dụng công thức sau: A =F.s P =A/t P =F.v H= Aci/ Atp Năng suất toả nhiệt nhiên liệu: Q =m.q Bài tập áp dụng: Bài 1: ô tô có cơng suất 15000W tính cơng máy sinh Biết hiệu suất máy 25% Hãy tính lượng xăng tiêu thụ để sinh cơng Biết suất toả nhiệt xăng 46.106/kg Bài2:Tính lượng than mà động nhiệt tiêu thụ Biết động thực công 40500kJ, suất toả nhiệt than 36.106J/kg hiệu suất động 10% Bài 3:Một ô tô chạy 100km với lực kéo khơng đổi 700N tiêu thụ hết lít xăng Tính hiệu suất động Cho khối lượng riêng xăng D =700kg/m3 Bài 4:Với lít xăng, xe máy có cơng suất 1,4kW chuyển động với vận tốc 36km/h đI quãng đường dài bao nhiêu? Cho hiệu suất động 30% khối lượng riêng xăng 700kg/m3 suất toả nhiệt xăng 46.106J/kg Bài 5: Một máy bơm nước chạy nhiên liệu dầu, có suất toả nhiệt 46.10 6J/kg có cơng suất 20% Biết máy đưa 800m3 nước lên cao 10m Tính mức nhiên liệu cần thiết PHẦN II - NHIỆT HỌC Phần gồm có: + Các toán trao đổi nhiệt hai chất nhiều chất + Các tốn có chuyển thể chất + Các tốn có trao đổi nhiệt với mơi trường + Các tốn có liên quan đến cơng suất tỏa nhiệt vật tỏa nhiệt + Các toán trao đổi nhiệt qua qua vách ngăn + toán liên quan đến suất tỏa nhiệt nhiên liệu + toán đồ thị biểu diễn tương quan đại lượng đặc trưng I/ Các toán trao đổi nhiệt hai chất nhiều chất Phương pháp: Xác định chất thu nhiệt, chất tỏa nhiệt Áp dụng phương trình cân nhiệt để thiết lập phương trình cần thiết Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý Bài 1: Người ta cho vòi nước nóng 70 C vòi nước lạnh 10 C đồng thời chảy vào bể có sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vòi thu nước có nhiệt độ 45 0C Cho biết lưu lượng vòi 20kg/phút Bỏ qua mát lượng môi trường 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 t = 20 0C, thùng II t2 = 80 0C Thùng chứa III có sẵn lượng nước nhiệt độ t = 40 0C tổng số ca nước vừa đổ thêm Cho 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 ? 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 mơi trường II/ Các tốn có chuyển thể chất Bài 1: Trong bình đồng có đựng lượng nước đá có nhiệt độ ban đầu t =  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 không đổi) Người ta thấy 60 s nhiệt độ hệ tăng từ t =  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 c2 = 4200 J/(kg.độ) Tìm nhiệt lượng cần thiết để 1kg nước đá tan hồn tồn 00c III/ Các tốn có trao đổi nhiệt với môi trường Sự trao đổi nhiệt với môi trường tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ Tỷ lệ với diện tích tiếp xúc với mơi trường Nên nhiệt lượng hao phí mơi trường k.S.(t2 - t1) với k hệ số tỷ lệ Trong trường hợp nhiệt lượng cung cấp cho vật khơng đủ làm cho vật chuyển thể vật có nhiệt độ ổn định ta ln có cơng suất tỏa nhiệt môi trường công suất thiết bị đốt nóng cung cấp cho vật Bài tốn 1: Có ba bình hình trụ khác chiều cao Dung tích bình 1l, 2l, 4l tất chứa đầy nước Nước bình đun nóng thiết bị đun Cơng suất thiết bị đun không đủ để nước sôi Nước bình thứ đốt nóng đến 80 0c bình thứ hai tới 600c Nước bình thứ đốt nóng tới nhiệt độ nào? Nếu nhiệt độ phòng 20 0c Cho nhiệt lượng tỏa môi trường tỷ lệ với hiệu nhiệt độ nước mơi trường xung quanh, tỷ lệ với diện tích tiếp xúc nước mơi trường Nước bình đốt nóng đặn Bài 2: Người ta thả chai sữa trẻ em vào phích đựng nước nhiệt độ t = 40 0C Sau đạt cân nhiệt, chai sữa nóng tới nhiệt độ t = 360C, người ta lấy chai sữa tiếp tục thả vào phích chai sữa khác giống chai sữa Hỏi chai sữa cân làm nóng tới nhiệt độ nào? Biết trước thả vào phích, chai sữa có nhiệt độ t =180C IV/ Các tốn có liên quan đến cơng suất tỏa nhiệt vật tỏa nhiệt Bài tốn 1: Một lò sưởi giữ cho phòng nhiệt độ 20 0C nhiệt độ trời 50C Nếu nhiệt độ trời hạ xuống tới – 50C phải dùng thêm lò sưởi có cơng suất 0,8KW trì nhiệt độ phòng Tìm cơng suất lò sưởi đặt phòng lúc đầu? 6 Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý o Bài tốn 2: Một ấm điện nhơm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước 25 C Muốn đun sôi lượng nước 20 phút ấm phải có công suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nước C = 4200J/kg.K Nhiệt dung riêng nhôm C = 880J/kg.K 30% nhiệt lượng toả mơi trường xung quanh V/ Các tốn trao đổi nhiệt qua qua vách ngăn Sự trao đổi nhiệt qua có phần nhiệt lượng hao phí dẫn nhiệt Nhiệt lượng tỷ 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 hai Khi hai dẫn khác mắc song song tổng nhiệt lượng có ích truyền hai nhiệt lượng có ích hệ thống Khi truyền nhiệt qua vách ngăn Nhiệt lượng trao đổi chất qua vách ngăn tỷ lệ với diện tích chất tiếp xúc với vách ngăn tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ hai bên vách ngăn Bài tốn 1: Trong bình cách nhiệt chứa hỗn hợp nước nước đá 0c Qua thành bên bình người ta đưa vào đồng có lớp cách nhiệt bao quanh Một đầu tiếp xúc với nước đá, đầu nhúng nước sôi áp suất khí Sau thời gian T d = 15 phút nước đá bình tan hết Nếu thay đồng thép có tiết diện khác chiều dài với đồng nước đá tan hết sau T t = 48 phút Cho hai nối tiếp với nhiệt độ t điểm tiếp xúc hai bao nhiêu? Xét hai trường hợp: 1/ Đầu đồng tiếp xúc với nước sôi 2/ Đầu thép tiếp xúc với nước sôi Khi hai nối tiếp với sau nước đá bình tan hết? (giải cho trường hợp trên) Bài toán 2:Trong bình có tiết diện thẳng hình vng chia làm ba ngăn hình vẽ hai ngăn nhỏ có tiết diện thẳng hình vng có cạnh nửa cạnh bình Đổ vào ngăn đến độ cao ba chất lỏng: Ngăn nước nhiệt độ t1 = 650c Ngăn cà phê nhiệt độ t2 = 350c Ngăn sữa nhiệt độ t3 = 200c Biết thành bình cách nhiệt tốt vách ngăn dẫn nhiệt Nhiệt lượng truyền qua vách ngăn đơn vị thời gian tỷ lệ với diện tích tiếp xúc chất lỏng với hiệu nhiệt độ hai bên vách ngăn Sau thời gian nhiệt độ ngăn chứa nước giảm ∆t1 = 10c Hỏi hai ngăn lại nhiệt độ biến đổi thời gian nói trên? Coi phương diện nhiệt chất nói giống Bỏ qua trao đổi nhiệt bình mơi trường VI/ Các tốn liên quan đến cơng suất tỏa nhiệt nhiên liệu: Bài toán: Một bếp dầu hoả có hiệu suất 30% a)Tính nhiệt lượng tồn phần mà bếp toả đốt cháy hoàn toàn 30g dầu hoả? b)Với lượng dầu hoả nói đun lít nước từ 30 0C đến 1000C Biết suất toả nhiệt dầu hoả 44.106J/kg , nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K VII/ Bài tốn đồ thị: Bài tốn: 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 môi trường theo thời gian đun Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý biểu diễn đồ thị hình vẽ Nhiệt độ ban đầu nước 200c Sau nước bình có nhiệt độ 300c Cho nhiệt dung riêng nước c = 4200J/kg.K Đồ thị 11.1 giải toán sau đay đồ thị: Thả m1=0,5 kg đồng vào m2= 0,2 kg nước 200C Các định nhiệt độ khicó cân nhiệt, Cho nhiệt dung riêng đồng, nước lầnlượt là: C1=400j/kgđộ, C2=4200j/kgđộ 11.2 giải toán sau đồ thị: Thả 100 g nước đá -100C 500g nước ở410C Xác định nhiệt độ hỗn hợp sau có cân nhiệt (bỏ qua nhiệt) Biết nhiệt dung riêng nước đá 2,1 10 j/kgđộ nhiệt nóng chảy nước đá 3,36 10 j/kg 11.3.Một bình cách nhiệt có dây đốt nóng bên trong, chứa 2kg nước đá kg chất đễ nóng chảy khơng hòa tan nước Nhiệt độ ban đầu bình -40 0C, Dây đốt nóng bắt đầu hoạt động( công suất tỏa nhiệt dây không đổi) Nhiệt độ bình biến thiên theo thời gian đồ thị hình-3.5 Nhiệt dung riêng nước đá Cđ=2000j/kgđộ, chất rắn X C1 =1000j/kgđộ Hãy xác định nhiệt nóng chảy chất rắn X nhiệt dung riêng chất lỏng X liên hệ 0C, 0F 0K 12.1.thang nhiệt độ Celsi, kíhiệu 0C,lấy nhiệt độ nước đá tan 0C nước sôi 1000C.một nhiệt kế lấy thang nhiệt độ Farenheit,kí hiệu 0F lấy nhiệt độ nước đá tan 32 0F, nhiệt độ nước sôi 2120F Thang nhiệt độ Kenvin, kí hiệu 0K lấy nhiệt độ nước đá tanlà 2730K, nhiệt độ nước sôi 373 0K.So sánh giá trị độ chia thang đo 12.2.Hai nhiệt kế giống hệt kích thước, nhiệt kế có thang nhiệt độ Celsi, kíhiệu 0C,lấy nhiệt độ nước đá tan 0C nước sôi 100 0C.một nhiệt kế lấy thang nhiệt độ Farenheit,kí hiệu 0F lấy nhiệt độ nước đá tan 320F, nhiệt độ nước sôi 2120F a Số đo nhiệt độ thang đo có giá trị nhiệt độ b Nhiệt dung riêng nước ứng với thang nhiệt độ Celsi 4200j/kg độ có giá trị thangnhiệt độ Farenheit? CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN PHẦN NHIỆT HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI: PHẦN NHIỆT HỌC II.Sự chuyển thể chất III.Một số tập đồ thị IV.Sự chuyển hóa lượng q trình nhiệt 4.1/ Một tơ có cơng suất P= 15000kw Tính cơng máy sinh 1h Biết H=25% Hãy tính lượng xăng tiêu thụ để sinh cơng Biết q=46.106j /kg 4.2/ Một ô tô chạy100 km với lực kéo không đổi 700N, tiêu thụ hết 5lít xăng Tính hiệu suất động Biết KLR NXTN xăng là: D=700kg/m3, q=46.106j/kg 4.3/ Với lít xăng , xe máy có cơng suất 1,4kw chuyển động với vận tốc 36km/h, quãng đường dài bao nhiêu? Biết hiệu suất động H=30%.( Biết KLR NXTN xăng là: D=700kg/m3, q=46.106j/kg.) 4.4*/ Một vật có KLR D=0,4g/cm hỏi vật phải đựơc thả từ độ cao mét so với mặt nước để vật sâu vào nước 18cm? Bỏ qua lực cản khơng khí nước vật chđộng 4.5*/ Một bóng có khối lượng 0,8kg, rơi không vận tốc ban đầu từ độ cao h= 2m xuống nhà cứng Khi chạm sàn nhà bóng nảy lên , vận tốc bóng rời khỏi sàn 2m/s a tính phần bóng chuyển hóa thành nhiệt b Tính độ cao lớn mà bóng nảy lên Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý VI.Một số tập định tính Sự truyền nhiệt: 6.1 Tại mùa đơng mặc nhièu áo mỏng lại ấm áo dày( dày nhiêu áo mỏng) 6.2 Tại mùa đông đặt tay lên vật đồng ta có cảm giác lạnh đặt tay lên vật gỗ ? Có phải nhiệt độ đồng thấp gỗ không? 6.3 a.Tại mùa đông mặc áo ta lại thấy ấm? b.Tại mùa hè nhiều sứ nóng người ta thường mặc áo dài quấn quanh nguời vải lớn Còn nước ta lại thường mặc quần áo ngắn? 6.4 Tại ấm điện dây đun đặt gần sát đáy ấm,còn tủ lạnh thông thường ngăn làm đá lại đặt cùng? 6.5 Tại mùa hè mặc áo trắng ta cảm thấy mát áo có màu sẫm? 6.6 Thành phía ngồi xi lanh động nổ có gắn thêm cánh kim loại để làm gì? 6.7 Vào lúc thời tiết lạnh lẽo ,có nhiều động vật ngủ cuộn tròn lại Tại sao? 6.8 Dùng sợi tóc quấn chặt vào ống nhôm nhỏ hay nắp bút kim loại.Rồi lấy que diêm đốt Sợi tóc khơng cháy Giải thích sao? Nếu quấn sợi tóc lên gỗ làm lại sợi tóc lại cháy.Tại sao? 6.9.a Tại mùa hè ban ngày thường có gió thổi từ biển vào lục địa,còn ban đêm lại thường có gió thổi từ lục địa biển? b Tại mùa hè nước ta thường có gió đơng nam, mùa đơng lại thường có gió mùa đông bắc 6.10 Về mùa hè nằm cạnh cửa sổ đóng kín khơng có khe hở nào, ta cảm thấy có gió thổi từ cửa sổ vào thể Tại sao? 6.11.Tại khí hậu vùng ven biển lại điều hòa vùng sâu lục địa? 6.12 a Nước đá có tan khơng , đặt buồng ổn nhiệt có nhiệt độ 00C? b Nước có đơng đặc khơng ta đặt buồng ổn nhiệt có nhiệt dộ 00C? 6.13 Sắt thép có NDR lớn đồng nhiều.Tại người ta làm mỏ hàn đồng mà lại không làm thiếc? 6.14 Tại mùa hè nóng nực,khi tắm sơng hồ lên ta lại cảm thấy lạnh ? có gió thổi? 6.15 Bỏ nước vào cốc giấy, dùng đèn cồn để đun nước cốc Người ta thấy nước cốc sôi cốc giấy khơng bị cháy giải thích sao? Nếu nước cốc bay hết cốc có bị cháy khơng? Tại sao? 6.16 Tại than bếp lò cháy ta khơng cần quạt mà than cháy tiếp hết? Tại nhà máy lại thường có ống khói? 6.17 Tại máy điều hòa nhiệt độ thường đặt gần trần nhà mà không đặt gần sàn nhà? Sự chuyển thể chất ( nóng chảy, đơng đặc, bay hơi, ngưng tụ ) 6.18 Khi nước sôi ta thấy nước tỏa từ vòi ấm ta nhìn thấy nước gàn sát miệng ấm hay xa? Tại sao? 6.19 Tại núi cao ta khơng thể luộc chín trứng được? 6.20 Tại bị sét đánh cối lại bị tách làm nhiều phần? 6.21 Tại người vào ngày đông tóc ,lơng mi râu lại có hạt băng đọng ? 6.22* Tại xứ lạnh,vào lúc có sương mù rơi người ta lại thấy thời tiết ấm lên ? 6.23* Giải thích tạo thành giót sương đọng vào ban đêm ? 6.24 Bỏ cục nước đá vào cốc khơ, sau thời gian ta thấy mặt ngồi cốc xuất giọt nước nhỏ Giải thích sao? Sự nở nhiệt-Sự dẫn nhiệt 6.25 Tại đặt đường ray xe lửa người ta khơng đặt ray sát khít mà phải để khe hở nhỏ chúng? Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý 9 6.26 Tại kết cấu bê tông, người ta dùng thép mà không dùng kim loại khác đồng chẳng hạn? 6.27 Khi nhúng nhiệt kế vào cốc nước nóng, ta thấy tiên mực thủy ngân ống quản tụt xuống sau dâng lên.Tại sao? 6.28 Tại rót nước sơi đột ngột cốc thủy tinh có thành dày lại dễ nứt cốc thủy tinh có thành mỏng?Muốn cốc khơng bị vỡ rót nước sơi ta cần làm nào? 29.Nắp sắt lọ mực khó mở,nếu hơ nóng nắp lên lại mở dễ dàng Tại sao? Sự chuyển hóa lượng q trình nhiệt 6.30 Ơ tơ chạy nhanh người lái xe phanh gấp ta thấy đường in vệt rõ đồng thời ngửi thấy mùi khét Tại sao? 6.31*Một chai thủy tinh đậy kín nút cao su nối với bơm tay Khi bơm khơng khí vào chai ,ta thấy tới lúc nút cao su bật đồng thời chai xuất sương mù nghững giọt sương nhỏ tạo thành Hãy giải thích sao? Một số tập bổ sung lần nở nhiệt 10.1.Trong hình 7.1, bình đặt rên mặt bàn, chứa nước C, có mực nước ngang Khi đốt nóng bình áp suất nước lên đáy bình thay đổi nào?bỏ qua nở bình 10.2.Xem 65/S200CL Sự chuyển thể chất 13.1.Người ta cần rót nitơ lỏng nhiệt độ sơi t 1=-1960C vào bình hình chữ nhật có chiều dài a=24cm, rộng b=20cm, đựng nước t 2=250C Sau nitơ bốc hơi, nước lạnh tới 0Cvà bị phủ màng mỏng nước đá nhiệt độ Xác định bề dày h màng nước đá Xem nitơ bốc bề mặt nước đá lấy nước nhiệt lượng cần thiết Biết thể tích nước bình ban đầu V=1l, khối lượng nitơ m1=0,8 kg, NDR nước nitơ làC=1050j/kg.k, C2=4200j/kg.k, NHH nitơ lỏng L=0,2.106j/kg, KLR nước đá D3 =900kg/m3, nước D2=100kg/m3, NNC nước đá =335kj/kg 13.2 Một bình cổ cong đựng đầy nước 00C người ta làm đông đặc nước bình cách hút hết khơng khí nước bình Hỏi khối lượng nước bị bay % lượng nước bình lúc đầu Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường, =3,3.105j/kg, L=24,8 105j/kg 13.3 Nước ống chia độ đước làm đông đặc thành nước đá 0C.Người ta nhúng ống vào chất lỏng có khối lượng m=50g, nhiệt độ 150C Khi hệ thống cân nhiệt,người ta thấy thể tích ống giảm 0,42 cm3 Tìm NDR chất lỏng nói Biết KLR nước đá D0=900kg/m3 Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường 13.4 Một bình đựng hỗn hợp nước nước đá 0C Người ta cung cấp cho hỗn hợp nhiệt lượng đủ để giữ cho nhiệt độ hỗn hợp khơng thay đổi, cón thể tích hỗn hợp giảm lượng  v Gọi KLR nước 00C Dn, nước đá Dđ, NNC nước đá  Tính a Khối lượng m phần nước đá tan thành nước b Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho hỗn hợp c Người ta muốn đưa hỗn hợp nước nước đá trở trạng thái ban đầu cách đổ vào hỗn hợp chất lỏng có nhiệt độ t 0C không tan nước Hỏi khối lượng chất lỏng cần dùng biết NDR C.(bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường) 13.5 Nhiệt nóng chảy chất thay đổi ta hạ nhiệt độ nóng chảy xuống t0C biết nhiệt dung riêng chất thể lỏng thể rắn C C2 giải: giả sử bình thường, nhiệt độ N/c chất T với NNC 1 ; ĐK NĐNC chất hạ xuống đến T2 với NNC 2.xem không cần thực công ngoại lựcđể trì NĐNC theo định luật bảo tồn lượng ta có : Tổng nhiệt lượng làm cho chất lỏng Đề cương bồi dưỡng HSG – Mơn Vật lý 10 nóng chảy T2 đưa chất lỏng đến nhiệt độ T1 phải tổng nhiệt lượng đưa chất thể rắn từ nhiệt độ T2 lên đến nhiệt độ T1 làm nóng chảy T1, nghĩa là: m 2+ m C1  T =mC2  T+ m 1 13.6 Một bình hình trụ tiết diện s; chiều cao h; đựng đầy nước đá 0C , làm đông đặc từ nước đá bình Hỏi 70% nước đá bình tan thành nước, chiều cao cột nước bình bao nhiêu? ( gợi ý:thể tích nước đá bình ? V=Sh thể tích nước đá bị tan; V1=70% Sh Gọi chiều cao cột nước tạo thành h1  h1S Dn = 70% hS Dđ  h1 =70% hDđ/Dn  thể tích nước đá lại là:V2 =30% hS; phần nước đá mạt nước bình làm mực nước dâng thêm  h.Khi cục nước đá lại cân   h.S.Dn=30% hSDđ   h =30%Dđh/Dn. chiều cao cột nước bình H=h+  h = =9/10h ) 13.7* Một bình hình trụ tiết diện S, chiều cao h, đựng đầy nước đá 0C, biết nước đá gồm viên nhỏ, xen chúng khơng khí, tỉ lệ thể tích nước đá khơng khí 80% Hỏi nước đá bình tan 50% khối lượng ban đầu mực nước bình bao nhiêu? ( gợi ý: giải tương tự 2.3) 13.8.Người ta bỏ cục sắt có khối lượng m1=100g có nhiệt độ t1=5270C vào bình chứa m2=1kg nước t2=200C hỏi có kg nước kịp hóa 100 0C biết nhiệt độ cuối hỗn hợp t=240C nhiệt dung riêng sắt C1460j/kgđộ, nhiệt hóa nước 1000Cl = 2,3.106j/kg 13.9 Trong cục nước đá lớn 00C có hốc thể tích v=160 cm3 người ta rót vào hốc m=60g nước 750C Hỏi nước nguội hẳn thể tích hốc rỗng lại (2.58/NC8) 9.10 Ê te chất lỏng dễ bay nhiệt độ thấp 00C Một ống nghiệm thủy tinh mỏng chứa m=100g nước t 1=200C thả vào bình cách nhiệt chưa M=50g ête nhiệt độ t=10 0C Khi ê te bay hết nhiệt độ nước( lại) bao nhiêu? có ống nghiệm? Biết NDR ête lỏng C=2100j/kgđộ, NHHcủa L=3,78 105j/kg Hãy giải toán trường hợp ê te 100g Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trườngvà ống nghiệm.( 2.59/NC8) 13.11 Trong bình có lượng nước 00C cách hút khơng khí khỏi bình, người ta làm cho nước đóng băng a Hãy giait thích tựơng b Hỏi có % nước bị bay hơi, bình cách nhiệt hoàn toàn NHH nứơc 0C L=2,48 105j/kg, NNC nước đá = 3.3.105j/kg c Cũng hỏi câu b Cho 1/2 nhiệt lượng cần thiết để nước đá hóa lấy từ môi trường 13.12 Một nhiệt lượng tỏa làm đông đặc g nước làm cóng đến -100C 13.13 Đổ nhiệt lượng kế lượng kế lượng nước có khối lượng 0,5kg 20 0C, thả vào nước miếng nước đá có khối lượng 2kg nhiệt độ -40 0C Xác định nhiệt độ thể tích Vcủa hỗn hợp nhiẹt lượng kế sau cân nhiệt thiết lập Bỏ qua trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế mơi trường bên ngồi ( NDR KLR chất SGK) Sự truyền nhiệt 14.1 Ba khối đồng hình lập phương A,B,C giồng nhau,Các khối A B có nhiệt độ 0C, khối C có nhiệt độ 2000C Bằng cách cho khối tiếp xúc với nhau, liệu làm cho nhiệt độ hai khối Avà B cao nhiệt độ khối C không.(bài 2.54/NC8) 14.2.Người ta bỏ ma (kg) kim loại A nhiệt độ t a mb(kg) kim loại B nhiệt độ t b vào bình nhiệt lượng kế có vỏ đồng thau chứa nước nhiệt độ t Nhiệt độ cuối hổn hợp có cân nhiệt t cb Biết nhiệt dung riêng đồng nước Cđ, Cn, nhiệt dung riêng kim loại A B C a Cb Khối lượng tổng cộng đồng nước M Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường ngồi Tính a Khối lượng đồng nước Đề cương bồi dưỡng HSG – Môn Vật lý 11 b với điều kiện miếng kim loại A B đồng nước coi khơng tham gia vào q trình trao đổi nhiệt (ta  tb t0)? 14.3** 87 121/SNC8) Bảo tồn lượng 15.1**.Trong nhiệt lượng kế hình trụ có diện tích đáy S=30cm2, người ta đổ vào m1= 200cm3 nước nhiệt độ t1= 300C bỏ vào cục nước đá khối lượng m2= 10g nhiệt độ t2= 00C Hãy xác định thay đổi mực nước nước đá tan hết so với mức ban đầu lúc nhiệt lượng kế có cục nước đá Biết nhiệt độ tăng thêm 0C thể tích nước tăng thêm = 2,6.10_3 lần thể tích ban đầu, nhiệt nóng chảy nước đá = 3,34.105j/kg Khối lượng riêng nước nước đá D1= 1000kg/m3, D2=900kg/m3.(CC9) 15.2 Một viên bi thủy tinh tích v=0,2 cm rơi nước( hình 9.10) xác định nhiệt lượng tỏa viên bi dịch chuyển nước h=6cm Khối lương riêng thủy tinh 2,4g/cm3 (B2.56/NC8) Một số toán thực hành khác: 5.7 Hãy nêu phương án xác định NDR chất lỏng( không phản ứng hóa học với nước vật chứa) cho dụng cụ trường hợp đây: a Nước (đã biết Cn); nhiệt lượng kế ( biết Ck); nhiệt kế ;cân cân; bìh đun; bếp điện b** Nước( biếtCn);NLK (đã biết Ck); ; nhiệt kế; bình đun; bếp điện; cân ( khơng có cân); hai cốc giống c hai nhiệt lượng kế giống nhau; hai nhiệt kế;hai dây may so giống nhau; nguồn điện thích hợp; nước; cân (nhưng khơng có cân; ; cốc d** Cân ( khơng có cân); nhiệt lượng kế;nhiệt kế; nước; cốc; nguồn điện; dây may so; điện; ngắt điện; cát; đồng hồ bấm giây (2.39/cc8) 5.8 a; Xác định NHH nước với dụng cụ sau: nước ( biết C n); bình đun ( biếtC2); bếp điện; cân; cân; đồng hồ bấm giây b Nếu trên; không dùng cân làm để đánh giá gần giá trị Nhiệt hóa L? (2.41/cc8) 5.9 Hãy tìm phương án xác định khối lượng sắt nhỏ với dụng cụ sau:đèn cồn, bình đun, cốc, bình chia độ, NK,NLK đồng biết m đ.( cho NDR đồng, nước, sắt C đ,Cn, Cs) -PHẦN III - V.Một số tập thực hành CÁC BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM CƠ - NHIỆT I/ Các toán thực nghiệm ứng dụng điều kiện cân vật rắn: Bài tốn 1: Hãy tìm cách xác định khối lượng chổi quét nhà với dụng cụ sau: Chiếc chổi cần xác định khối lượng, số đoạn dây mềm bỏ qua khối lượng, thước dây có độ chia tới milimet gói mì ăn liền mà khối lượng m ghi vỏ bao ( coi khối lượng bao bì nhỏ so với khối lượng chổi) Bài toán 2: Trình bầy phương án xác định khối lượng riêng (gần đúng) chất lỏng x với dụng cụ sau Một cứng, đồng chất, thước thẳng có thang đo, dây buộc khơng thấm nước, cốc nước( biết Dn), Một vật rắn không thấm nước( chìm hai chất lỏng), Cốc đựng chất x II/ Các toán thực nghiệm ứng dụng điều kiện cân vật chất lỏng: Bài tốn 1: Đề cương bồi dưỡng HSG – Mơn Vật lý 12 Trong tay có cốc thủy tinh hình trụ thành mỏng, bình lớn đựng nước, thước thẳng có vạch chia tới milimet Hãy nêu phương án thí nghiệm để xác định khối lượng riêng chất lỏng khối lượng riêng cốc thủy tinh Cho bạn biết khối lượng riêng nước Bài tốn 2: Hãy trình bày phương án xác định ( gần đúng) khối lượng riêng vật nhỏ kim loại Dụng cụ gồm: Vật cần xác định khối lượng riêng, lực kế, ca đựng nước nhúng chìm hồn tồn vật, số sợi dây nhỏ mềm bỏ qua khối lượng coi khối lượng riêng khơng khí D1 khối lượng riêng nước D2 biết III/ Các toán thực nghiệm ứng dụng áp suất lòng chất lỏng: Bài tốn: Trình bày cách xác định khối lượng riêng dầu hỏa phương pháp thực nghiệm với dụng cụ gồm: hai ống thủy tinh rỗng giống ống cao su mếm nối khít hai ống thủy tinh , cốc đựng nước nguyên chất, cốc đựng dầu hỏa , thước dài có độ chia nhỏ đến mm bút vạch dấu, phễu rót thích hợp, giá thí nghiệm Trọng lượng riêng nước biết dn IV/ Các toán thực nghiệm ứng dụng phương trình cân nhiệt: Bài tốn: Hãy nêu phương án xác định nhiệt dung riêng chất lỏng khơng có phản ứng hóa học với chất tiếp xúc Dụng cụ gồm: nhiệt lượng kế có nhiệt dung riêng C k, nhiệt kế phù hợp, cân khơng có cân, hai cốc thủy tinh, nước có nhiệt dung riêng C n, bếp điện bình đun BT Bổ xung: 5.1/ Trình bày phương án xác định nhiệt dung qk nhiệt lượng kế nhiệt dung riêng C k chất làm nhiệt kế Dụng cụ: NLK, NK, nước( biết Cn ),bình đun bếp điện ,cân cân 5.2/ Nêu phương án xác định NDR chất rắn với dụng cụ sau: Nước(đã biết Cn),NLK ( biết Ck), nhiệt kế, cân cân, bình đun , bếp điện.,dây buộc ( mở rộng: xét trường hợp Ck chưa biết) 5.3 Hãy nêu cách xác định NNC nước đá bằngcác dụng cụ sau: NLK(đã biết C k) ,NK, cân cân, nước (đã biết Cn) nước đá tan 00C 5.4 Trình bày phương pháp xác định nhiệt nóng chảy muối ăn với dụng cụ sau:cân, NK,NLK, bình chứa nước, muối ăn 5.5 Lập phương án xác định NHH nước với dụng cụ sau: nước (đã biết C n),bếp điện, NK, đồng hồ, cân cân 5.6* Nêu phương án xác định NDR chất lỏng X dụng cụ Sau: nước( biết Cn)NLK(đã biết Ck), NK,cân cân,bình đun; bếp điện, chất X (giải lại toán chưa biét Ck)**  ... -Bạc: 9600C -Nhơm: 6580C -Chì: 3270C -Kẽm: 2320C -Băng phiến: 800C -Nước đá: 13000C -Thuỷ ngân: -3 90C -Rượu: -1 170C - te: 35 C -Rượu: 800C -Nước: 1000C -Thuỷ ngân: 3570C - ồng: 25880C -Sắt: 30500C... 4200J/kg.độ -Rượu: 4200J/kg.độ -Nước đá: 2500J/kg.độ -Nhơm: 880J/kg.độ -Sắt,thép,gang: 460J/kg.độ - ồng:380J/kg.độ: -Chì: 130J/kg.độ - ất: 800J/kg.độ -Thép: 1300 C - ồng: 10830C -Vàng: 10640C -Bạc:... lỏng sang -Phương pháp giải: -Xác lập sơ đồ hấp thụ nhiệt: Chất (A) t1 -Q1 -> (A) tnc - Q2 -> (A)nc—Q3 >Asôi—Q4 >(A)hơi - Bài tốn xem có trình hấp thụ nhiệt: + Chuyển từ nhiệt độ t1 sang nhiệt độ