Bài 4 I. Bài tập thực nghiệm cơ: A. Xác định khối lợng: 1. Cho 1 vật đã biết khối lợng, 1 thớc thẳng, một số dây mềm, hãy trình bày cách xác định khối lợng của một vật rắn X. 2. Cho 1 vật đã biết khối lợng, 1 thớc dây, một số dây mềm, hãy trình bày cách xác định khối lợng của một vật rắn X có dạng thanh dài. B. Xác định khối lợng riêng của chất rắn: 1. Chỉ có một cái bình chia độ, một chậu đựng nớc, một thìa để múc nớc. Làm thế nào xác định đợc KLR của một hòn đá nhỏ có hình dạng bất kì. 2. Cho các dụng cụ: một bình trụ, nớc (đã biết D n ), thớc đo độ dài. Hãy trình bày cách làm TN để xác định KLR của một vật rắn không thấm nớc, có thể bỏ lọt vào bình trụ, nặng hơn nớc và có hình dạng nh chiếc thuyền. 3. Nêu cách xác định trọng lợng riêng của một vật rắn Không thấm nớc, hình dạng bất kỳ với các dụng cụ sau. a.Một thớc thẳng có vạch chia, dây buộc ( không thấm nớc), cốc nớc( đá biết D n ) b. Cốc nớc( đã biết D n ). Bình chia độ ( có thể bỏ lọt cốc), vật rắn có thể bỏ lọt bình chia độ. 4. Trình bầy phơng án xác định khối lợng riêng của một chất lỏng x với các dụng cụ sau đây. Một thanh cứng, đồng chất, một thớc thẳng có thang đo, dây buộc không thấm nớc, một cốc nớc( đã biết D n ), Một vật rắn không thấm nớc( có thể chìm đợc trong cả hai chất lỏng), Cốc đựng chất x. Sai số chủ yếu do đâu? 5, Trình bày phơng án là TN để xác định TLR của thuỷ tinh làm chén với các dụng cụ sau: 1 bình hình trụ chứa nớc (đã biết D n ), một thớc đo độ dài. I. Nhiệt học 1. một quả cầu bằng đồng khối lợng 1kg, đợc nung nóng đến nhiệt độ 100 0 C và một quả cầu nhôm khối lợng 0,5 kg, đợc nung nóng đến 50 0 C. Rồi thả vào một nhiệt lợng kế bằng sắt khối lợng 1kg, đựng 2kg nớc ở 40 0 C. Tính nhiệt độ cuối cùng của hệ khi cân bằng. 2: Một nhiệt lợng kế bằng nhôm có khối lợng 100g chứa 400g nớc ở nhiệt độ 10 o C. Thả và nhiệt lợng kế 200g hợp kim nhôm và thiếc ở nhiệt độ 120 o C. Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hệ thống là 14 o C. Tính khối lợng của nhôm và thiếc trong miếng hợp kim. Biết rằng nhiệt dung riêng của nhôm, thiếc, n- ớc lần lợt là 880J/kg.K; 230J/kg.K; 4200J/kg.K. 3: Ngời ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lợng 50g ở nhiệt độ 136oC vào một nhiệt lợng kế chứa 50g nớc ở 14oC. Hỏi có bao nhiêu gam chì và bao nhiêu gam kẽm trong miếng hợp kim trên? Biết rằng nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 18oC và muốn cho riêng nhiệt lợng kế nóng thêm lên 1oC thì cần 65,1J; nhiệt dung riêng của nớc, chì và kẽm lần lợt là 4190J/(kg.K), 130J/(kg.K) và 210J/(kg.K). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng bên ngoài. 4. Có n chất lỏng không tác dụng hóa học với nhau ,khối lợng lần lợt là:m 1 ,m 2 ,m 3 .m n .ở nhiệt độ ban đầu t 1 ,t 2 , t n .Nhiệt dung riêng lần lợt là:c 1 ,c 2 c n .Đem trộn n chất lỏng trên với nhau.Tính nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt xảy ra.( bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng). 5. Một cái nồi nhôm chứa nớc ở t 1 =24 0 C.Cả nồi và nớc có khối lợng là 3 kg ,ngời ta đổ thêm vào đó 1 lít nớc sôi thì nhiệt độ của hệ khi cân bằng là 45 0 C. Hỏi phải đổ thêm bao nhiêu nớc sôi nữa thì nhiệt độ của nớc trong nồi là 60 0 C.(bỏ qua sự mất nhiệt cho môi trờng). 6. Một miếng đồng có nhiệt độ ban đầu là 0 0 C,tính nhiệt lợng cần cung cấp cho miếng đồng để thể tích của nó tăng thêm 1cm 3 biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 1 0 C thì thể tích của miếng đồng tăng thêm 5.10 --5 lần thể tích ban đầu của nó. lấy KLR và NDR của đồng là : D 0 =8900kg/m 3 , C= 400j/kg độ. 1.5. Để sử lí hạt giống ,một đội sản xuất dùng chảo gang có khối lợng 20kg,để đun sôi 120lít nớc ở 25 0 C. Hiệu suất của bếp là 25%.Hãy tính xem muốn đun sôi 30 chảo nớc nh thế thì phải dự trù một l- ợng than bùn tối thiểu là bao nhiêu ? Biết q=1,4.10 7 j/kg; c 1 =460j/kg.K; C 2 =4200j/kgđộ. 7. Đun một ấm nớc bằng bếp dầu hiệu suất 50%, mỗi phút đốt cháy hết 60/44 gam dầu. Sự tỏa nhiệt của ấm ra không khí nh sau: Nếu thử tắt bếp 1 phút thì nhiệt độ của nớc giảm bớt 0,5 0 C. ấm có khối lợng m 1 =100g, NDR là C 1 =600 0 j/kg độ, Nớc có m 2 =500g, C 2 = 4200j/kgđộ, t 1 =20 0 C a. Tìm thời gian để đun sôi nớc. b. Tính khối lợng dầu hỏa cần dùng. 8/. Có2 bình, mỗi bình đựng một chất lỏng nào đó. Một học sinh múc từng ca chất lỏng ở bình 2 trút vào bình 1 và ghi lại nhiệt độ ở bình 1 sau mỗi lần trút: 20 0 C,35 0 C,bỏ xót, 50 0 C. Tính nhiệt độ cân bằng ở lần bỏ xót và nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2. Coi nhiệt độ và khối lợng của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 là nh nhau, bỏ qua sự mất nhiệt cho môi trờng. 9. Ngi ta th mt chai sa ca tr em vo mt phớch nc ng nc nhit t = 40 0 C. Sau mt thi gian lõu, chai sa núng ti nhit t 1 = 36 0 C, ngi ta ly chai sa ny ra v tip tc th vo phớch mt chai sa khỏc ging nh chai sa trờn. Hi chai sa ny s c lm núng ti nhit no? Bit rng trc khi th vo phớch, cỏc chai sa u cú nhit t 0 = 18 0 C. B qua s mt mỏt nhit do mụi trng. Ngi ta dựng cỏi cc cựng 1 loi nc núng vo 1 nhit lng k cha cha cht no.Ln 1 1 cc y nc núng vo, khi cú cõn bng nhit thỡ thy nhit ca nhit lng k tng thờm 5 0 C.Ln 2 tip 1 cc y nc núng, khi cú cõn bng nhit thỡ thy nhit ca nhit lng k bõy gi tng thờm 3 0 C.Ln 3 ngi ta li tip 10 cc y nc núng, xỏc nh nhit tng thờm ca nhit lng k sau ln ny.B qua s hp th nhit ca cc v s trao i nhit ca h vi mụi trng ngoi. 10/Trong một bình nhiệt lợng kế khối lợng m k = 400g chứa 500g nớc ở nhiệt dộ 40 o C. Thả vào đó một mẩu nớc đá ở nhiệt độ -10 o C. Khi có cân bằng nhiệt, ngời ta thấy còn sót lại 75g nớc đá cha tan. Xác định khối lợng ban đầu của nớc đá. Biết nhiệt dung riêng của bình nhiệt lợng kế, nớc, nớc đá lần lợt là 400J/kg.K; 4200J/kg.K; 2100J/kg.K. Nhiệt nóng chảy của nớc dá là 3,4.105J/kg 11/ Ngời ta thả vào 0,2kg nớc ở nhiệt độ 20 o C một miếng đồng có khối lợng 400g ở nhiệt độ 25 o C và một miếng nhôm có khối lợng 200g ở nhiệt độ 5 o C. Tính nhiệt độ của hỗn hợp và nêu rõ quá trình trao đổi nhiệt giữa các thành phần trong hỗn hợp đó. Biết nhiệt dung riêng của nớc là 4200J/kg.K. Nhiệt dung riêng của đồng là 400J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K. 12/ Thả 100g nớc đá lấy ở nhiệt độ -10 o C vào 500g nớc ở nhiệt độ 40 o C. Xác dịnh nhiệt dộ của hỗn hợp sau khi nớc đá tan hết, bỏ qua sự trao dổi nhiệt với môi trờng xung quanh. Biết nhiệt dung riêng của đá và nớc là 2100J/kg.K và 4200J/kg.K; nhiệt nóng chảy của nớc đá là 3,35.105J/kg. Xác định nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp? 13/ Ngời ta đổ m 1 kg nớc ở nhiệt độ t 1 = 20 o C vào m 2 kg nớc đá ở nhiệt độ t 2 = -5 o C. Khi có cân bằng nhiệt, lợng nớc thu đợc là m = 50kg có nhiệt độ t = 15oC. Tính m 1 và m 2 biết rằng nhiệt dung riêng của nớc là c = 4200J/kg.K; nhiệt dung riêng của nớc đá là 2100J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nớc đá là # = 3,4.105J/kg. 14/. Đổ và nhiệt lợng kế một lợng kế một lợng nớc có khối lợng 0,5kg ở 20 0 C, rồi thả vào nớc một miếng nớc đá có khối lợng 2kg ở nhiệt độ -40 0 C. Xác định nhiệt độ và thể tích Vcủa hỗn hợp trong nhiẹt lợng kế sau khi cân bằng nhiệt đợc thiết lập. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lợng kế và môi tr- ờng bên ngoài. ( NDR và KLR của các chất nh SGK) 15/ Thả 100 g nớc đá ở -10 0 C và 500g nớc ở41 0 C. Xác định nhiệt độ của hỗn hợp sau khi có cân bằng nhiệt. (bỏ qua sự mất nhiệt). Biết nhiệt dung riêng của nớc đá là 2,1. 10 3 j/kgđộ và nhiệt nóng chảy của nớc đá là 3,36. 10 5 j/kg. 16/.Một bình cách nhiệt có dây đốt nóng bên trong, chứa 2kg nớc đá và 2 kg một chất đễ nóng chảy và không hòa tan trong nớc. Nhiệt độ ban đầu của cả bình là -40 0 C, Dây đốt nóng bắt đầu hoạt động( công suất tỏa nhiệt của dây không đổi). Nhiệt độ trong bình biến thiên theo thời gian nh ở đồ thị hình-3.5 Nhiệt dung riêng của nớc đá C đ =2000j/kgđộ, của chất rắn X là C 1 =1000j/kgđộ. Hãy xác định nhiệt nóng chảy của chất rắn X và nhiệt dung riêng của chất lỏng X . 17/ Một bình bằng đồng có khối lợng 800g có chứa 1kg nớc ở nhiệt độ 40 0 C. Thả vào đó một thỏi nớc đá ở nhiệt độ -10 0 C. Khi có cân bằng nhiệt thấy còn sót lại 200g nớc đá cha tan. Hãy xác định khối lợng thỏi nớc đá thả vào bình. Biết nhiệt dung riêng của nớc là 4200 J/ kg.K, của đồng là 380J/ kg.K, của nớc đá là 1800 J/ kg.K, nhiệt lợng để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg nớc đá ở 0 0 C là 3,4.10 5 J. Sự toả nhiệt ra môi trờng chiếm 5%. 18/ Mt ng nghim A hỡnh tr ng nc ỏ n cao h 1 = 40cm.Mt ng nghim B hỡnh tr khỏc (B cú cựng tit din vi A) ng nc nhit t 1 = 4 0 C n cao h 2 = 10cm. Ngi ta rút nhanh ht nc ca ng nghim B sang ng nghim A.Khi cú cõn bng nhit, mc nc trong ng nghim A dõng cao thờm h = 0,2cm so vi lỳc va rút xong. a) Gii thớch ti sao cú s dõng cao ca mc nc trong ng A?Suy ra nhit khi cõn bng nhit? b) Tỡm nhit ban u ca nc ỏ trong ng nghim A? Cho khi lng riờng ca nc, nc ỏ ln lt l D 1 = 1000kg/m 3 , D 2 = 900kg/m 3 , nhit dung riờng ca nc, ca nc ỏ ln lt l c 1 = 4200j/kg.K, c 2 = 2000j/kg.K, l , nhit núng chy ca nc ỏ l 340000j/kg.B qua s trao i nhit vi mụi trng ngoi v cỏc ng nghim 19/ Ngời ta đặt một viên bi đặc bằng sắt hình cầu bán kính R = 6cm đã đợc nung nóng tới nhiệt độ 200 o Clên mặt một khối nớc đá rất lớn ở 0 o C. Hỏi viên bi chui vào khối nớc đá đến độ sâu bao nhiêu? Bỏ qua sự dẫn nhiệt của nớc đá và độ nóng lên của đá đã tan. Cho khối lợng riêng của sắt là D = 7800kg/m3, khối lợng riêng của nớc đá là D0 = 915kg/m3, nhiệt dung riêng của sắt là C = 460J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nớc đá ( tức là nhiệt lợng mà 1kg nớc đá ở cần thu vàođể nóng chảy hoàn toàn thành nớc ở nhiệt độ ấy) là = 3,4.105J/kg. Thể tích 20/ Trong một bình cao có tiết diện thẳng là hình vuông, đợc chia làm ba ngăn nh hình vẽ. Hai ngăn nhỏ có tiết diện thẳng cũng là một hình vuông có cạnh bằng nửa cạnh của bình. Đổ vào các ngăn đến cùng một độ cao 3 chất lỏng: ngăn 1 là nớc ở nhiệt độ t1 = 650C, ngăn 2 là cà phê ở nhiệt độ t2 = 350C, ngăn 3 là sữa nớc ở nhiệt độ t3 = 200C. Biết rằng thành bình cách nhiệt rất tốt, nhng các vách ngăn có dẫn nhiệt không tốt lắm; nhiệt lợng truyền qua các vách ngăn trong một đơn vị thời gian tỉ lệ với diện tích tiếp xúc của chất lỏng và với hiệu nhiệt độ ở hai bên vách ngăn. Sau một thời gian thì nhiệt độ ngăn chứa nớc giảm t1 = 10C. Hỏi ở hai ngăn còn lại, nhiệt độ biến đổi bao nhiêu trong thời gian trên? Xem rằng về phơng diện nhiệt thì cả ba chất lỏng nói trên là giống nhau. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và với môi trờng. 21/. Trong ruột của một khối nớc đá lớn ở 0 0 C có một cái hốc với thể tích V = 160cm3. Ngời ta rót vào hốc đó 60 gam nớc ở nhiệt độ 750C. Hỏi khi nớc nguội hẳn thì thể tích hốc rỗng còn lại bao nhiêu? Cho khối lợng riêng của nớc là Dn = 1g/cm3 và của nớc đá là Dd = 0,9g/cm3; nhiệt dung riêng của nớc là C = 4200J/kg.K và để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg nớc đá ở nhiệt độ nóng chảy cần cung cấp một nhiệt l- ợng là 3,36.105J. 22/. Trong 1 bình đậy kín có 1 cục nớc đá có m=0.1kg nổi trên nớc, trong cục đá có 1 viên chì m=5g. Hỏi phải tốn 1 nhiệt lợng bằng bao nhiêu để cục chì bắt đầu chìm xuống nớc. Biết Dchì=11.3g/cm*3, Dđá=0.9g/cm*3, nhiệt nóng chảy của nớc đá là 3.4x10*5J/kg, nhiệt độ nớc hiện tại của bình là 0 23/ Ngi ta th mt chai sa ca tr em vo mt phớch nc ng nc nhit t = 40 0 C. Sau mt thi gian lõu, chai sa núng ti nhit t 1 = 36 0 C, ngi ta ly chai sa ny ra v tip tc th vo phớch mt chai sa khỏc ging nh chai sa trờn. Hi chai sa ny s c lm núng ti nhit no? Bit rng trc khi th vo phớch, cỏc chai sa u cú nhit t 0 = 18 0 C. B qua s mt mỏt nhit do mụi trng. . ta li tip 10 cc y nc núng, xỏc nh nhit tng thờm ca nhit lng k sau ln ny.B qua s hp th nhit ca cc v s trao i nhit ca h vi mụi trng ngoi. 10/ Trong một bình. riêng của nớc đá là 2,1. 10 3 j/kgđộ và nhiệt nóng chảy của nớc đá là 3,36. 10 5 j/kg. 16/.Một bình cách nhiệt có dây đốt nóng bên trong, chứa 2kg nớc đá và