Ngày soạn 20/7/2009 Ngày dạy 24/7/2009 Buổi 4: Nhiệt học Hoạt động 1: Lý thuyết cần ghi nhớ I. Sơ lợc cấu tạo nguyên tử: 1. Các chất đợc cấu tạo nh thế nào? 2. Giữa các nguyên tử phân tử có khoảng cách hay không? 3. Các nguyên tử, phân tử chuyển động hay đứng yên? II. Nhiệt năng: 1. Nhiệt năng là gì? 2. Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng mấy cách? Là những cách nào? 3. Nhiệt lợng là gì? 4. Đơn vị của nhiệt năng và nhiệt l- ợng là gì? III. Dẫn nhiệt: 1. Nêu sự dẫn nhiệt? 1. Các chất rắn, lỏng và khí dẫn nhiệt so với nhau nh thế nào? IV. Đối lu - Dẫn nhiệt: 1. Đối lu là gì? 2. Bức xạ nhiệt là gì? V. Công thức tính nhiệt lợng: 1. Nhiệt lợng của vật phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Các chất đợc cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là nguyên tử, phân tử. - Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách. - Các nguyên tử, phân tử chuyển động không ngừng. - Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử chuyển động càng nhanh. Chuyển động này gọi là chuyển động nhiệt. - Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật. - Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách: Thực hiện công hoặc truyền nhiệt. - Nhiệt lợng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm vào hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt. - Đơn vị của nhiệt năng và nhiệt lợng là jun (J). - Nhiệt năng có thể truyền từ phần này sang phần khác của một vật, từ vật này sang vật khác bằng hình thức truyền nhiệt. - Các chất rắn dẫn nhiệt tốt, trong chất rắn, kim loại dẫn nhiệt tốt nhất. - Chất lỏng và chất khí dẫn nhiệt kém. - Đối lu là sự dẫn nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, Đó là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng và chất khí. - Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra cả trong chân không. - Nhiệt lợng cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào: + khối lợng của vật + Độ tăng nhiệt độ của vật + Nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên 2. Công thức tính nhiệt lợng: 3. Nhiệt dung riêng là gì? VI. Phơng trình cân bằng nhiệt: 1. Nêu nguyên lý truyền nhiệt? 2. Phơng trình cân bằng nhiệt? VII. Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu: 1. Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu? 2. Công thức nhiệt lợng do nhiên liệu bị đốt cháy toả ra? vật. - Q = m.c. t Trong đó: Q: là nhiệt lợng vật thu vào, tính ra J, m là khối lợng của vật, tính ra kg, t = t 2 - t 1 là độ tăng nhiệt độ, tính ra 0 C hoặc 0 K, c là nhiệt dung riêng, tính ra J/kgK. - Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lợng cần truyền cho 1kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1 0 C (1K). Q = 0,24 m.c. t (cal) (1J = 0,24cal; 1cal = 4,2J) - 1) Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ có nhiệt độ thấp hơn. 2) Sự truyền nhiệt xẩy ra cho tới khi nhiệt độ hai vật cân bằng thì ngừng lại. 3) Nhiệt lợng do vật này toả ra bằng nhiệt lợng do vật kia thu vào. - Q toả ra = Q thu vào Nhiệt lợng toả ra cũng đợc tính bằng công thức Q = m.c. t , nhng trong đó t = t 1 - t 2 , với t 1 là nhiệt độ ban đầu còn t 2 là nhiệt độ cuối trong phơng trình truyền nhiệt. - Đại lợng cho biết nhiệt lợng toả ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu, kí hiệu: q. - Đơn vị của năng suất toả nhiệt của nhiên liệu là J/kg. - Công thức: Q = q.m Trong đó: Q là nhiệt lợng toả ra (J); q: là năng suất toả nhiệt của nhiên lệu (J/kg); m là khối lợng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg). Hoạt động 2: Bài tập vận dụng Bài IV.1: Bỏ một quả cầu đồng thau có khối lợng bằng 1kg đợc nung nóng đến 100 0 C vào trong thùng sắt khối lợng 500g đựng 2kg nớc ở 20 0 C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trờng ngoài. a. Tìm nhiệt độ cuối cùng của nớc. Biết nhiệt dung riêng của đồng thau, sắt và nớc lần lợt là: c 1 = Giải: a. Tìm t: Tính nhiệt lợng quả cầu đồng thau toả ra để hạ nhiệt độ từ 100 0 C xuống t 0 C: Q 1 = m 1 c 1 (t 1 - t) Nhiệt lợng Q 2 , Q 3 của thùng và nớc nhận để tăng từ 20 0 C đến t 0 C: Q 2 = m 2 c 2 (t - t 2 ); Q 3 = m 3 c 3 (t - t 2 ) áp dụng phơng trình cân bằng nhiệt: 0,38.10 3 J/kgK, c 2 = 0,46.10 3 J/kgK, c 3 = 4,2.10 3 J/kgK. b. Tìm nhiệt lợng cần thiết để đun n- ớc từ nhiệt độ câu a (có kết quả câu) đến 50 0 C? Bài IV.2: Bỏ 100g nớc đá ở 0 0 C vào 300g n- ớc ở 20 0 C. a. Nớc đá có tan hết không? Cho cứ mỗi kilôgam nớc đá ở 0 0 C tan hết vẫn ở 0 0 C thì cần 3,4.10 5 J, nhiệt nóng chảy của nớc là c = 4200J/kgK. b. Nếu không, tính khối lợng nớc còn lại. Bài IV.3: Dẫn 100g hơi nớc ở 100 0 C vào bình cách nhiệt đựng nớc đá ở -4 0 C. Nớc đá bị tan hoàn toàn và lên đến 10 0 C. a. Tìm khối lợng nớc đá có trong bình. Biết cứ mỗi kilôgam nớc đá ở 0 0 C tan hết vẫn ở 0 0 C thì cần 3,4.10 5 J, cứ mỗi kilôgam hơi nớc ở 100 0 C đông đặc hết vẫn ở 100 0 C thì cần 2,3.10 6 J và nhiệt nóng chảy của nớc là c = 4200J/kgK. nhiệt nóng chảy của nớc là c = 4200J/kgK. b. Q 1 = Q 2 + Q 3 1 1 1 2 2 2 3 3 2 1 1 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 0 1.0,38.10 .100 0,5.0,46.10 .20 2.4,2.10 .20 1.0,38.10 0,5.0,46.10 2.4, 2.10 23,37 m c t m c t m c t t m c m c m c t C + + = + + + + = + + = b. Tìm Q: Nhiệt lợng để nớc và hệ thống (thùng, quả cầu) tăng từ 23,37 0 C đến 50 0 C là: Q = (m 1 c 1 + m 2 c 2 + m 3 c 3 ) (t' - t) = (1.0,38.10 3 + 0,5.0,46.10 3 + 2.4,2.10 3 ). (50 - 23,37) Q = 239,9.10 3 (J) 240kJ Giải: a. Nhiệt lợng nớc đá thu vào để nớc đá nóng chảy (tan) hoàn toàn ở 0 0 C là: Q 1 = m 1 = 0,1.3,4.10 5 = 34.10 5 (J) Nhiệt lợng nớc toả ra khi giảm từ 20 0 C đến 0 0 C: Q 2 = m 2 .c(t 2 - t 1 ) Q 2 = 0,3.4200.20 = 25,2.10 3 (J) Ta thấy Q 1 > Q 2 nên nớc đá chỉ tan một phần. b. Lợng nớc đá còn lại: Nhiệt lợng nớc toả ra chỉ làm tan một khối lợng m nớc đá. Do đó: Q 2 = m 1 . 3 2 5 25, 2.10 0,74( ) 3, 4.10 74( ) Q m kg m g = = = = Vậy lợng nớc đá còn lại là: m' = m 1 - m = 100 - 74 = 26(g). Giải: a. Tính khối lợng m 2 của nớc đá: Nhiệt lợng hơi nớc toả ra khi chuyển từ hơi nớc sang nớc ở 100 0 C và hạ đến 10 0 C: Q 1 = m 1 .L+ m 1 .c 1 (t 1 -t) Nhiệt lợng nớc đá thu vào để tăng từ -4 0 C đến 0 0 C; sau đó tan thành nớc ở 0 0 C và nớc từ 0 0 C tăng đến 10 0 C. Q 2 = m 2 .c 2 .(t 3 - t 2 ) + m 2 + m 2 .c 1 (t - t 3 ) . không. - Nhiệt lợng cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào: + khối lợng của vật + Độ tăng nhiệt độ của vật + Nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên 2. Công. tan hết không? Cho cứ mỗi kilôgam nớc đá ở 0 0 C tan hết vẫn ở 0 0 C thì cần 3,4.10 5 J, nhiệt nóng chảy của nớc là c = 4200J/kgK. b. Nếu không, tính khối