NHIET HOC VẬT LÝ THCS PHẠM BATHANH DS NHIỆT HỌC 2

NHIET HOC VẬT LÝ THCS PHẠM BATHANH DS NHIỆT HỌC 2 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn v...

NHIỆT HỌC Bài tốn 1: 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 toán người ta u 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 - 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 chaý 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 sôI 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 >Asôi—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 Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sơi số chất thường dùng số chất thông thường chất thông thường -Nước: 4200J/kg.độ -Thép: 1300 C -ête: 350C -Rượu: 4200J/kg.độ -Đồng: 1083 C -Rượu: 800C -Nước đá: 2500J/kg.độ -Vàng: 10640C -Nước: 1000C -Nhôm: 880J/kg.độ -Bạc: 9600C -Thuỷ ngân: 3570C -Sắt,thép,gang: 460J/kg.độ -Nhơm: 6580C -Đồng: 25880C -Đồng:380J/kg.độ: -Chì: 327 C -Sắt: 30500C -Chì: 130J/kg.độ -Kẽm: 2320C -Đất: 800J/kg.độ -Băng phiến: 800C -Nước đá: 13000C -Thuỷ ngân: -390C -Rượu: -1170C Bài toán 6: Động 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 tồn 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: tơ 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 - NHIỆT HỌC Phần gồm có: + Các toán trao đổi nhiệt hai chất nhiều chất + Các tốn có chuyển thể chất + Các toán 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 Bài 1: Người ta cho vòi nước nóng 700C vòi nước lạnh 100C đồng thời chảy vào bể có sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vòi 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 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 �m 1500  150(kg ) 10 Thời gian mở hai vòi là: t 15 7,5( phút ) 20 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 C Thùng chứa III có sẵn lượng nước nhiệt độ t = 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 mơi 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 0C phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K thay đổi nhiệt độ lớp nước nóng nước lạnh ∆t ∆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: m 1C∆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 II/ Các tốn có chuyển thể chất Bài 1: Trong bình đồng có đựng lượng nước đá có nhiệt độ ban đầu t =  o C 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 t2 = oC đến t3 = 10 oC 200 s Biết nhiệt dung riêng nước đá c = 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): k.T1 m1c1  mx cx  (4) t2  t1 m1c2  mx cx  k.T3 t3  t2 (5) Lấy (5) trừ (4): k.T3 k.T1  (6) t3  t2 t2  t1 Chia vế phương trình (2) (6): k.T2 T2    k.T3 k.T1 T3 T1 c2  c1   t3  t2 t2  t1 t3  t2 t2  t1 m(c2  c1 )  Vậy: Thay số: T2 (c2  c1 ) T3 T1  t3  t2 t2  t1 1280(4200 2100) J    336000 3,36.105 200 60 kg  10  0  ( 5)   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 không đủ làm cho vật chuyển thể vật có nhiệt độ ổn định ta ln có cơng suất tỏa nhiệt mơi trường cơng 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 Công suất thiết bị đun không đủ để nước sơi 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 môi trường xung quanh, tỷ lệ với diện tích tiếp xúc nước mơi trường Nước bình đốt nóng đặn Giải: Gọi nhiệt độ nước bình 1, 2, ổn định nhiệt độ T1, T2, T3 nhiệt độ phòng T Diện tích hai đáy bình S diện tích xung quanh bình tương ứng S 1; S2; S3 Dung tích bình tương ứng V1; V2; V3 Vì: V3 = 2V2 = 4V1 Nên S3 = 2S2 = 4S1 Vì nhiệt độ tỏa mơi trường tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ tỷ lệ với diện tích tiếp xúc Nên cơng suất hao phí thiết bị đun bình tương ứng là: Php1 = A(S1 + S)(T1-T) = A( S3 +S)60 Php2 = A(S2 + S)(T2-T) = A( S3 +S)40 Php3 = A(S3 + S)(T3-T) = A( S3 +S)(T3 - 20) Với A hệ số tỷ lệ Nhiệt độ bình ổn định công suất cung cấp thiết bị đun cơng suất hao phí Nên: A( S3 +S)60 = A( S3 +S)40  S3 = 4S Từ: A( S3 +S)60 = A( S3 +S)(T3 - 20) S3 = 4S ta tính T3 = 440C Vậy nước bình thứ đun nóng tới 440c 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 Giải: Gọi q1 nhiệt lượng phích nước toả để hạ 10C , q2 nhiệt lượng cung cấp cho chai sữa để nóng thêm 10C , t2 nhiệt độ chai sữa thứ hai cân Theo phương trình cân nhiệt ta có: + Lần 1: q1(t – t1) = q2(t1 - t0) + Lần 2: q1(t1 – t2) = q2(t2 - t0) + Từ (1) (2) giải ta có t 2=32,70C IV/ Các tốn có liên quan đến công suất tỏa nhiệt vật tỏa nhiệt Bài tốn 1: Một lò sưởi giữ cho phòng nhiệt độ 20 0C nhiệt độ trời 0C 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? Giải: Gọi cơng suất lò sưởi phòng ban đầu P, nhiệt toả môi trường tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ, nên gọi hệ số tỷ lệ K Khi nhiệt độ phòng ổn định cơng suất lò sưởi công suất toả nhiệt môi trường phòng Ta có: P = K(20 – 5) = 15K ( 1) Khi nhiệt độ trời giảm tới -50C thì:(P + 0,8) = K[20 – (-5)] = 25K (2) Từ (1) (2) ta tìm P = 1,2 KW Bài tốn 2: Một ấm điện nhơm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước 25oC Muốn đun sơi lượng nước 20 phút ấm phải có cơng suất bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng nước C = 4200J/kg.K Nhiệt dung riêng nhôm C = 880J/kg.K 30% nhiệt lượng toả môi trường xung quanh Giải: + Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ ấm nhôm từ 25oC tới 100oC là: Q1 = m1c1 ( t2 – t1 ) = 0,5.880.(100 – 25 ) = 33000 ( J ) + Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ nước từ 25oC tới 100oC là: Q2 = mc ( t2 – t1 ) = 2.4200.( 100 – 25 ) = 630000 ( J ) + Nhiệt lượng tổng cộng cần thiết: Q = Q1 + Q2 = 663000 ( J ) (1) + Mặt khác nhiệt lượng có ích để đun nước ấm điện cung cấp thời gian 20 phút Q = H.P.t (2) ( Trong H = 100% - 30% = 70% ; P công suất ấm ; t = 20 phút = 1200 giây ) +Từ ( ) ( ) : P = Q 663000.100   789,3(W) H.t 70.1200 V/ Các toán 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 mơi 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 sơi 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) Giải: Với chiều dài tiết diện xác định nhiệt lượng truyền qua dẫn nhiệt đơn vị thời gian phụ thuộc vào vật liệu làm hiệu nhiệt độ hai đầu Lượng nhiệt truyền từ nước sôi sang nước đá để nước đá tan hết qua đồng qua thép Gọi hệ số tỷ lệ truyền nhiệt đồng thép tương ứng K d Kt Ta có phương trình: Q = Kd(t2 - t1)Td = Kt(t2-tt)Tt Với t2 = 100 t1 = Nên: = = 3,2 Khi mắc nối tiếp hai nhiệt lượng truyền qua s Gọi nhiệt độ điểm tiếp xúc hai t Trường hợp 1: Kd(t2-t) = Kt(t - t1) Giải phương trình ta tìm t = 760c Trường hợp 2: Tương tự trường hợp ta tìm t = 23,80c Gọi thời gian để nước đá tan hết mắc nối tiếp hai T Với trường hợp 1: Q = Kd(t2-t1)Td = Kd(t2-t)T = 63 phút Tương tự với trường hợp ta có kết Bài tốn 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 ∆t = 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 Giải: Vì diện tích tiếp xúc cặp chất lỏng Vậy nhiệt lượng truyền chúng tỷ lệ với hiệu nhiệt độ với hệ số tỷ lệ K Tại vách ngăn Nhiệt lượng tỏa ra: Q12 = K(t1 - t2); Q13 = k(t1 - t3); Q23 = k(t2 - t3) Từ ta có phương trình cân nhiệt: Đối với nước: Q12 + Q23 = K(t1 - t2 + t1 -t3) = 2mc∆t1 Đối với cà phê: Q12 -Q23 = k(t1 - t2 - t2 + t3 ) = mc∆t2 Đối với sữa: Q13 + Q23 = k(t1 - t3 + t2 - t3) = mc∆t3 Từ phương trình ta tìm được: ∆t2 = 0,40c ∆t3 = 1,60c VI/ Các toán liên quan đến cơng suất tỏa nhiệt nhiên liệu: Bài tốn: Một bếp dầu hoả có hiệu suất 30% a)Tính nhiệt lượng toàn phần mà bếp toả đốt cháy hoàn tồn 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 Giải: a) b) QTP =mq = 0,03 44 106 = 1320 000(J) + Gọi M khối lượng nước cần đun, theo ta có: Qthu= cMt = 4200.M.(100 - 30) = 294 000.M(J) + Từ công thức : H= Qi 30  Qi = H.QTP = 1320 000 = 396 000(J) QTP 100 + Nhiệt lượng cần đun sơi lượng nước Qi , theo phương trình cân nhiệt ta có: 294 000.M = 396 000  M = 1,347 (kg) Vậy với lượng dầu đun bếp ta đun 1,347 kg (1,347l) nước từ 30 0C đến 1000C VII/ Bài toán 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 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 Giải: Gọi đồ thị biểu diễn công suất tỏa môi trường P = a + bt + Khi t = P = 100 + Khi t = 200 P = 200 + Khi t = 400 p = 300 Từ ta tìm P = 100 + 0,5t Gọi thời gian để nước tăng nhiệt độ từ 200c đến 300c T nhiệt lượng trung bình tỏa thời gian là: Ptb = = = 100 + 0,25t Ta có phương trình cân nhiệt: 500T = 2.4200(30 - 20) + (100+0,25t)t Phương trình có nghiệm: T = 249 s T = 1351 s Ta chọn thời gian nhỏ T = 249s CÁC BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM 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) Giải: ( xem hình vẽ phía dưới) Bước 1: dùng dây mềm treo ngang chổi di chuyển vị trí buộc dây tới chổi nằm cân theo phương ngang, đánh dấu điểm treo trọng tâm chổi ( điểm M) Bước 2: Treo gói mì vào đầu B làm lại để xác đinh vị trí cân chổi ( điểm N) Bước 3: lực tác dụng tỷ lệ nghịch với cánh tay đòn nên ta có: Pc.l1 = PM.l2  mc l1 = m l2  mc = m.l l1 Từ xác định khối lượng chổi chiều dài đo thước dây Bài tốn 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 không thấm nước, cốc nước( biết Dn), Một vật rắn khơng thấm nước( chìm hai chất lỏng), Cốc đựng chất x Giải: + Dùng dây treo cứng, thăng bằng, đánh dấu vị trí dây treo G( G trọng tâm thanh) + Treo vật nặng vào cứng, dịch chuyển dây treo để thước thăng trở lại, đánh dấu vị trí treo treo vật O A, dùng thước đo khoảng cách AO1=l1, O1G=l2 ta có phương trình cân bằng: l1 P1=p0l2 (1) + Nhúng chìm vật rắn vào chất lỏng x , dịch dây treo thước đến vị trí O để thước thăng trở lại đo khoảng cách AO2 =l3, O2G=l4 Ta có phương trình cân bằng: l 3( P1- 10 V Dx) = P0.l4 (2) + Nhúng chìm vật rắn vào cốc nước , dịch dây treo thước đến vị trí O để thước thăng trở lại đo khoảng cách AO3 =l5, O3G=l6,Ta có phương trình cân bằng:l 5( P1- 10 V Dn)=P0.l6 (3) + giải hệ phương trình 1,2,3 ta tìm Dx IV/ Các tốn 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 Cn, bếp điện bình đun Giải: Bước 1: Dùng cân để lấy lượng nước lượng chất lỏng có khối lượng khối lượng nhiệt lượng kế: ta thực sau: Lần 1: Trên đĩa cân đặt nhiệt lượng kế cốc rỗng đĩa cân đặt cốc rỗng rót nước vào cốc cân thăng Lần 2: bỏ nhiệt lượng kế khỏi đĩa cân rót chất lỏng vào cốc cân thăng ta có khối lượng chất lỏng khối lượng nhiệt lượng kế m l = mk Đổ chất lỏng từ cốc vào bình nhiệt lượng kế Lần 3: rót nước vào cốc cân thăng băng Ta có khối lượng nước khối lượng nhiệt lượng kế mn = mk Đổ nước từ cốc vào bình đun Bước 2: Đo nhiệt độ t1 chất lỏng nhiệt lượng kế Đun nước tới nhiệt độ t rót vào nhiệt lượng kế khuấy đo nhiệt độ hỗn hợp chất lỏng cân nhiệt t Bước 3: Lập phương trình cân nhiệt: mnCn(t2 - t3) = (mlCl + mkCk)(t3 - t1) từ xác định Cl CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN PHẦN NHIỆT HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI: PHẦN NHIỆT HỌC I Nội truyền nhiệt 1.1 Một cầu đồng khối lượng 1kg, nung nóng đến nhiệt độ 100 0C cầu nhôm khối lượng 0,5 kg, nung nóng đến 50 0C Rồi thả vào nhiệt lượng kế sắt khối lượng 1kg, đựng 2kg nước 400C Tính nhiệt độ cuối hệ cân 1.2 Có n chất lỏng khơng tác dụng hóa học với ,khối lượng là:m 1,m2,m3 mn.ở nhiệt độ ban đầu t1,t2, tn.Nhiệt dung riêng là:c1,c2 cn.Đem trộn n chất lỏng với nhau.Tính nhiệt độ hệ có cân nhiệt xảy ra.( bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường) 1.3 Một nồi nhôm chứa nước t 1=240C.Cả nồi nước có khối lượng kg ,người ta đổ thêm vào lít nước sơi nhiệt độ hệ cân 45 0C Hỏi phải đổ thêm nước sôi nhiệt độ nước nồi 600C.(bỏ qua nhiệt cho môi trường) 1.4 Một miếng đồng có nhiệt độ ban đầu 0C,tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng đồng để thể tích tăng thêm 1cm biết nhiệt độ tăng thêm 0C thể tích miếng đồng tăng thêm 5.10 lần thể tích ban đầu lấy KLR NDR đồng : D0=8900kg/m3, C= 400j/kg độ 1.5 Để sử lí hạt giống ,một đội sản xuất dùng chảo gang có khối lượng 20kg,để đun sơi 120lít nước 250C Hiệu suất bếp 25%.Hãy tính xem muốn đun sơi 30 chảo nước phải dự trù lượng than bùn tối thiểu ? Biết q=1,4.10 7j/kg; c1=460j/kg.K; C2=4200j/kgđộ 1.6 Đun ấm nước bếp dầu hiệu suất 50%, phút đốt cháy hết 60/44 gam dầu Sự tỏa nhiệt ấm khơng khí sau: Nếu thử tắt bếp phút nhiệt độ nước giảm bớt 0,50C ấm có khối lượng m1=100g, NDR C1=6000J/kg độ, Nước có m2=500g, C2= 4200j/kgđộ, t1=200C a Tìm thời gian để đun sơi nước b Tính khối lượng dầu hỏa cần dùng 1.7.Người ta trộn hai chất lỏng có NDR, khối lượng ,nhiệt độ ban đầu là:m 1,C1,t1;; m2,C2,t2 Tính tỉ số khối lượng chất lỏng trường hợp sau: a Độ biến thiên nhiệt độ chất lỏng thứ gấp đôi độ biến thiên nhiệt độ chất lỏng thứ 1sau có cân nhiệt xảy b Hiệu nhiệt độ ban đầu chất lỏng so với hiệu nhiệt độ cân nhiệt độ đầu chất lỏng thu nhiệt tỉ số a b 1.8/ Dùng bếp dầu đun lít nước đựng ấm nhơm có khối lượng 300g,thì sau 10 phút nước sôi Nếu dùng bếp ấm để đun lít nước điều kiện nước sôi Biết nhiệt bếp cung cấp đặn,NDR nước nhôm là: C=1=4200j/kgđộ, c2=880j/kgđộ 1.9/ Có2 bình, bình đựng chất lỏng Một học sinh múc ca chất lỏng bình trút vào bình ghi lại nhiệt độ bình sau lần trút: 20 0C,350C,bỏ xót, 500C Tính nhiệt độ cân lần bỏ xót nhiệt độ ca chất lỏng lấy từ bình Coi nhiệt độ khối lượng ca chất lỏng lấy từ bình nhau, bỏ qua nhiệt cho môi trường ( tập tương tự :69*, 70*, 72* /S121/lớp 8) 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/cm3 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 V.Một số tập thực hành 5.1/ Trình bày phương án xác định nhiệt dung qk nhiệt lượng kế nhiệt dung riêng Ck 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)** 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? 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 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 2,1 103 j/kgđộ nhiệt nóng chảy nước đá 3,36 105j/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( cơng suất tỏa nhiệt dây khơng 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 320F, nhiệt độ nước sôi 212 0F 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 C,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 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? 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 00Cvà 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=0,2.10 6j/kg, KLR nước đá D =900kg/m3, nước D2=100kg/m3, NNC nước đá =335kj/kg 13.2 Một bình cổ cong đựng đầy nước 00C người ta làm đơng 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 15 0C Khi hệ thống cân nhiệt,người ta thấy thể tích ống giảm 0,42 cm 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 nóng chảy T2 đưa chất lỏng đến nhiệt độ T 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; V 1=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 m 1=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 mơi 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 hồn tồn 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 ta mb(kg) kim loại B nhiệt độ tb 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 Ca Cb Khối lượng tổng cộng đồng nước M Bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường ngồi Tính a Khối lượng đồng nước 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 toàn lượng 15.1**.Trong nhiệt lượng kế hình trụ có diện tích đáy S=30cm 2, người ta đổ vào m 1= 200cm3 nước nhiệt độ t1= 300C bỏ vào cục nước đá khối lượng m 2= 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 C k); 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 Cđ,Cn, Cs) ( Các kiến thức em cần phải nhớ để làm tập tổng hợp ) ... đổi nhiệt độ lớp nước nóng nước lạnh ∆t ∆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: m 1C∆t1 = m2C∆t2 với m1, m2 khối... (4) t2  t1 m1c2  mx cx  k.T3 t3  t2 (5) Lấy (5) trừ (4): k.T3 k.T1  (6) t3  t2 t2  t1 Chia vế phương trình (2) (6): k.T2 T2    k.T3 k.T1 T3 T1 c2  c1   t3  t2 t2  t1 t3  t2 t2 ... trình cân nhiệt ta có: + Lần 1: q1(t – t1) = q2(t1 - t0) + Lần 2: q1(t1 – t2) = q2(t2 - t0) + Từ (1) (2) giải ta có t 2= 32, 70C IV/ Các tốn có liên quan đến cơng suất tỏa nhiệt vật tỏa nhiệt Bài