Giải : Với chiều dài và tiết diện của thanh là xác định thì nhiệt lượng truyền qua thanh dẫn nhiệt trong một đơn vị thời gian chỉ phụ thuộc vào vật liệu làm thanh và hiệu nhiệt độ giữa[r]
(1)SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN VẬT LÝ
Tên đề tài: “Một số kỹ giải toán phần nhiệt học vật lý 8”
A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong chương trình vật lý nhiệt học phần quan trọng Nhưng để học sinh nắm vững giải tốt tốn phần đoi hỏi người giáo viên phải biết vận dụng thành thạo, nhuần nhuyển kiến thức phần nhiệt học vận dụng thành thạo phương trình cân nhiệt để giải toán nhiệt học Trong đề tài mạnh dạn đưa số kỹ mà tơi đúc rút q trình dạy học để giải toán nhiệt học hy vọng bạn đồng nghiệp em học sinh có số kỹ giải tốn nhiệt học thời gian khơng cho phép nên tơi trình bày số dạng tốn phục vụ cho việc dạy đại trà bồi dưỡng học sinh giỏi
Trong thực tế dạy học nay, người giáo viên lên lớp không truyền đạt kiến thức cho học sinh mà cịn phát huy tính tích cực tư sáng tạo để chiếm lĩnh tri thức Tuy nhiên lâu ý tới việc phát huy tính tích cực tư sáng tạo giải tập chủ yếu mơn Tốn, mà khơng ý tới mơn Vật lý, Hố học môn học khác
Trên sở tinh thần phát huy tính tích cực tư sáng tạo giải tốn, dựa vào hoạt động trí tuệ chung như:
- Tương tự hoá - Trừu tượng hoá - Tổng quát hoá
- Khái quát hoá đặc biệt hoá
Từ tập ban đầu ta đề xuất cách giải mở rộng, phát triển thành nhiều dạng tập khác
Qua nhiều năm giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi mơn Vật lý 8, tơi có số kinh nghiệm giảng dạy phần nhiệt học, đặc biệt dạng tập nhiệt học Một số kỹ giải toán phần nhiệt học vật lý
B.NỘI DUNG
+ Các toán trao đổi nhiệt hai chất nhiều chất + Các tốn có chuyển thể chất
+ Các tốn có trao đổi nhiệt với môi 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
(2)Bài Người ta thả thỏi đồng nặng 0, 4kg nhiệt độ 800c vào 0, 25kg nước ở
to = 180c Hãy xác định nhiệt độ cân Cho c ❑
1 = 400 j/kgk c ❑2 = 4200
j/kgk
Giải Gọi nhiệt độ cân hỗn hợp t Ta có phương trình cân nhiệt hỗn hợp sau
m1.c1.(80− t)=m2.c2(t −18)
Thay số vào ta có t = 26,20C
Nhận xét Đối với tập đa số học sinh giải qua tập giáo viên hướng dẫn học sinh làm hỗn hợp chất lỏng tổng quát lên n chất lỏng
Bài Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng khơng có tác dụng hố học với có khối lượng là: m1=1 kg, m2=2 kg, m3=3 kg Biết nhiệt dung riêng nhiệt độ chúng
c1=2000j/kgk, t1=10
c , c2=4000j/kgk,t2=10
c , c3=3000j/kgk, t3=50
c Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp cân
Tương tự tốn ta tính nhiệt độ hỗn hợp cân t t = m1.c1.t1+m2.t2.c2+m3.c3.t3
m1.c1+m2.c2+m3.c3 thay số vào ta có t = 20,5
0C Từ ta có tốn tổng quát sau
Bài Một hỗn hợp gồm n chất lỏng có khối lượng m1, m2, .mn và
nhiệt dung riêng chúng c1, c2 cn và nhiệt độ t1, t2 tn
Được trộn lẩn vào Tính nhiệt độ hỗn hợp cân nhiệt
Hoàn tồn tương tự tốn ta có nhiệt độ cân hỗn hợp cân nhiệt
t = m1.c1.t1+m2.t2.c2+m3.c3.t3+ +mntncn m1.c1+m2.c2+m3.c3+ +mncn
Dạng Biện luận chất có tan hết hay khơng có nước đá
Đối với dạng toán học sinh hay nhầm lẫn nên giáo viên phải hướng dẫn tỷ mỷ để học sinh thành thạo giải tập sau số tập
Bài Bỏ 100g nước đá t1=0oC vào 300g nước t2=20oC
Nước đá có tan hết khơng? Nếu khơng tính khối lượng đá cịn lại Cho nhiệt độ nóng chảy nước đá λ=3,4 105j/kgk nhiệt dung riêng nước
c = 4200j/kg.k
Nhận xét Đối với toán thông thường giải học sinh giải cách đơn giản tính việc so sánh nhiệt lượng nước đá nước
Giải Gọi nhiệt lượng nước Qt từ 200C 00C và nước đá tan hết Q thu ta có
(3)Qthu=m1.λ = 0,1 3,4 105 = 34000j
Ta thấy Q thu > Qtoả nên nước đá không tan hết Lượng nước đá chưa tan hết
m=Qthu− Qtoa
λ =
8800
3,4 105 = 0,026 kg
Bài Trong bình có chứa m1=2 kg nước t1=25
c Người ta thả vào bình
m2kg nước đá t2 = −200c Hảy tính nhiệt độ chung hỗn hợp có cân
bằng nhiệt trường hợp sau đây: a) m2 = 1kg
b) m2 = 0,2kg
c) m2 = 6kg
cho nhiệt dung riêng nước, nước đá nhiệt nóng chảy nước đá c1=4,2 kj/kgk;c2=2,1 kj/kgk, λ=340 kj/kg
Nhận xét Đối với toán giải học sinh dể nhầm lẫn trường hợp nước đá Do giải giáo viên nên cụ thể hố trường hợp phân tích học sinh thấy rõ tránh nhầm lẫn toán khác
Giải
Nếu nước hạ nhiệt độ tới 00c toả nhiệt lượng
Q1=c1m1(t1−0)=4,2 2.(25−0)=210 kj
a) m2 = 1kg
nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới ooc
Q2=c2m2(o −t2)=2,1.(o−(−20))=42 kj Q1
Q2 nước đá bị nóng chảy
Nhiệt lượng để nước đá nóng chảy hồn tồn:
Q'2=λ.m2=340 1=340 kj
¿
Q2+Q'2
¿Q1
¿
nước đá chưa nóng chảy hồn tồn Vậy nhiệt độ cân 00C Khối lượng nước đá đông đặc my
c1.m1(t −0)+λ.my=c2m2(0−t2)⇒ my=0,12 kg
Khối lượng nước đá nóng chảy mx được xác định bởi:
c1.m1(t −0)=c2m2(0−t2)+λ.mx⇒mx≈0,5 kg
(4)Q2=c2m2(0− t2)=8400j;Q '2=λ.m2=68000 j Q1
Q2+Q'2 nước đá nóng chảy hết nhiệt độ cân cao O
oc Nhiệt độ cân xác định từ
c2m2(0− t2)+λ.m2+c1m2(t −0)=c1m1(t1−t)
Từ t ≈14,50c
Khối lượng nước bình: mn=m1+m2=2,2 kg Khối lượng nước đá md=O
c) m2=6 kg
Q2=c2m2(0− t2)=252 kj
¿
Q2
¿Q1 ¿
: nước hạ nhiệt độ tới Oocvà bắt đầu đông đặc - Nếu nước đơng đặc hồn tồn nhiệt lượng toả là: Q'1=λm1=680 kj
¿
Q1+Q'1
¿Q2
¿
: nước chưa đơng đặc hồn tồn, nhiệt độ cân ooc - Khối lượng nước đá có bình đó:
md=m2+my=6,12 kg
Khối lượng nước lại: mn=m1− my=1,88 kg Bài tập tương tự
Bài Thả 1, 6kg nước đá -100c vào nhiệt lượng kế đựng 1,6kg nước 800C; bình nhiệt lượng kế đồng có khối lượng 200g có nhiệt dung riêng c = 380j/kgk
a) Nước đá có tan hết hay khơng
b) Tính nhiệt độ cuối nhiệt lượng kế Cho biết nhiệt dung riêng nước đá cd=¿ 2100j/kgk nhiệt nóng chảy nước đá λ=336 103j/kgk Bài Trong nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước 1kg nước đá nhiệt độ O0c, người ta rót thêm vào 2kg nước 500C Tính nhiệt độ cân cuối cùng. Đáp số : Bài a) nước dá không tan hết
(5)Dạng tính nhiệt lượng khối lượng chất khơng có (hoặc có) mát nhiệt lượng môi trường
Bài Người ta đổ m1=200g nước sơi có nhiệt độ 1000c vào cốc có khối lượng m2=¿ 120g nhiệt độ t2 = 200C sau khoảng thời gian t = 5’, nhiệt độ cốc nước 400C Xem mát nhiệt xảy cách đặn, hảy xác định nhiệt lượng toả môi trường xung quanh giây Nhiệt dung riêng thuỷ tinh c2 = 840j/kgk
Giải
Do bảo toàn lượng, nên xem nhiệt lượng Q cốc nước toả môi trường xung quanh khoảng thời gian phút hiệu hai nhiệt lượng
- Nhiệt lượng nước toả hạ nhiệt từ 1000C xuống 400C
Q1=m1c1(t1− t) = 0,2.2400 (100-40) = 28800 J
- Nhiệt lượng thuỷ tinh thu vào nóng đến 400C
Q2=m2c2(t −t2) = 0,12.840.(40-20) = 2016 J
Do nhiệt lượng toả ra: Q = Q1− Q2 = 26784 j
Cơng suất toả nhiệt trung bình cốc nước N = QT=26784 j
300s = 89,28j/s
Bài Một thau nhôm khối lượng 0, 5kg đựng 2kg nước 200c.
a Thả vào thau nước thỏi đồng có khối lượng 200g lấy lị Nước nóng đến 21,20C Tìm nhiệt độ bếp lị Biết nhiệt dung riêng nhơm, nước, đồng c1=880j/kgk;c2=4200j/kgk;c3=380j/kgk Bỏ qua toả
nhiệt môi trường
b Thực trường hợp này, nhiệt toả môi trường 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước Tính nhiệt độ thực bếp lò
c Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 00C Nước đá có tan hết khơng? Tìm nhiệt độ cuối hệ thống lượng nước đá cịn sót lại khơng tan hết? Biết nhiệt nóng chảy nước đá
λ=3,4 105j/kg
Nhận xét: toán giải hai câu a, b khơng phải khó so với tốn khác có toả nhiệt lượng mơi trường nên giải giáo viên cân làm rõ cho học sinh thấy toả nhiệt môi trường nên 10% nhiệt toả mơi trường nhiệt lượng mà nhôm nước nhận thêm giải học sinh khơng nhầm lẫn
Giải a) Gọi t0C nhiệt độ củ bếp lò, nhiệt độ ban đầu thỏi đồng Nhiệt lượng thau nhôm nhận để tăng từ t1=¿ 200C đến t2=¿ 21,20C
(6)Nhiệt lượng nước nhận để tăng từ t1=¿ 200C đến t2=¿ 21,20C Q2=m2c2(t2−t1) m2 khối lượng nước
Nhiệt lượng đồng toả để hạ từ t0C đến t
2=¿ 21,20C Q3=m3c3(t −t2) ( m3 khối lượng thỏi đồng)
Do khơng có toả nhiệt mơi trường nên theo phương trình cân nhiệt ta có: Q3=Q1+Q2 ⇒ m3c3(t ' −t2)=(m1c1+m2c2)(t2− t1)
⇒ t =
(m1c1+m2c2)(t2−t1)+m3c3t2
¿ ¿ ¿
Thay số vào ta t = 160,780C
b) Thực tế có toả nhiệt mơi trường nên phương trình cân nhiệt viết lại
Q3−10 %(Q1+Q2)=(Q1+Q2) ⇒Q3=110 %(Q1+Q2)=1,1(Q1+Q2)
Hay m3c3(t ' −t2)=1,1(m1c1+m2c2)(t2−t1)
⇒ t ' =
(m1c1+m2c2)(t2−t1)+m3c3t2
¿ ¿ ¿
+ t2
t’ = 174,740C
c) Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn 00C Q = λm=3,4 105 0,1=34000j
Nhiệt lượng hệ thống gồm thau nhôm, nước, thỏi đồng toả để giảm từ 21,20C xuống 00C là:
Q'=(m1c1+m2c2+m3c3)(21,2−0)=189019j
Do nhiệt lượng nước đá cần để tan hoàn toàn bé nhiệt lượng hệ thống toả nên nước đá t” tính
ΔQ=Q ' −Q=(m1c1+(¿m2+m)c2+m3c3)t\} \{ ¿
(Nhiệt lượng thừa lại dùng cho hệ thống tăng nhiệt độ từ 00C đến t” 0C)
¿
t= \{ \{Q' - Q\} over \{ \( m rSub \{ size 8\{1\} \} c rSub \{ size 8\{1\} \} + \( m rSub \{ size 8\{2\} \} +m \) c rSub \{ size 8\{2\} \} +m rSub \{ size 8\{3\} \} c rSub \{ size 8\{3\} \} \) \} \} = \{ \{ 189109 - 34000 \} over \{0,5 . 880+ \( 2+0,1 \) 4200+0,2 . 380 \} \} \} \{
¿
t\} \{¿
¿ = 16,6
(7)Bài 10: Một ấm điện nhơm có khối lượng 0, 5kg chứa 2kg nước 25oC 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 C1 = 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 ) ( )
+ Mặt khác nhiệt lượng có ích để đun nước ấm điện cung cấp thời gian 20 phút
Q = H.P.t ( )
(Trong H T = 100% - 30% = 70% ; P công suất ấm ; t = 20 phút = 1200 giây)
+Từ ( ) ( ) : P = W)
Q 663000.100 789,3(
H.t 70.1200
Bài tập tương tự
Bài 11 Một bình nhiệt lượng kế nhơm có khối lượng m1=500g chứa m2=400g nước nhiệt độ t1=200c
a) Đổ thêm vào bình lượng nước m nhiệt độ t2 = 50C Khi cân nhiệt nhiệt độ nước bình t = 100C Tìm m
b) Sau người ta thả vào bình khối nước đá có khối lượng m3 nhiệt
độ t3=−50c Khi cân nhiệt thấy bình cịn lại 100g nước đá
Tìm m3 cho biết nhiệt dung riêng nhôm c1 =880 (j/kgk), nước
là c2 = 4200
( j/kgk) nước đá c3 = 2100(j/kgk), nhiệt nóng chảy nước đá là λ=¿ 34000 j/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường
(Trích đề thi TS THPT chuyên lý ĐHQG Hà Nội - 2002 )
Bài 12 Đun nước thùng dây nung nhúng nước có cơng suất 1, 2kw Sau phút nước nóng lên từ 800C đến 900C.Sau người ta rút dây nung khỏi nước thấy sau phút nước thùng nguội 1,50C Coi nhiệt toả môi trường cách đặn Hãy tính khối lượng nước đựng thùng.Bỏ qua hấp thụ nhiệt thùng
Đáp số m = 3,54kg
(8)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 nhau.
Khi hai dẫn khác mắc song song tổng nhiệt lượng có ích truyền trên 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 13 có hai bình cách nhiệt Bình chứa m1=4 kg nước nhiệt độ
t1=20
c ;bình hai chứa m2=8 kg ở nhiệt độ t2=40
c Người ta trút lượng nước m từ bình sang bình Sau nhiệt độ bình ổn định, người ta lại trút lượng nước m từ bính sang bình Nhiệt độ bình cân nhiệt
t '2 = 380C
Hãy tính lượng nước m trút lần nhiệt độ ổn định t '1 bình 1.
Nhận xét: Đối với dạng tốn giải học sinh gặp nhiều khó khăn khối lượng nước trút m chắn học sinh nhầm lẫn tính khối lượng giáo viên nên phân tích đề thật kỹ để từ hướng dẫn học sinh giải cách xác
Giải: Khi nhiệt độ bình ổn định sau lần rót thứ tức cân nhiệt nên ta có phương trình cân nhiệt lần thứ
mc(t2− t '1)=m1c(t '1−t1) (1)
Tương tự nhiệt độ bình ổn định trút lượng nước m từ bình sang bình nhiệt độ bình ổn định ta có phương trình cân nhiệt lần thứ hai
mc(t '2− t '1)=c(m2−m)(t2−t '2) (2)
Từ (1) (2) ta có hệ phương trình mc(t2− t '1)=m1c(t '1−t1)
mc(t '2− t '1)=c(m2−m)(t2−t '2)
Với m1=4 kg t1=200c , m2=8 kg , t2=400c , t '2 = 380c thay vào
và giải ta m = 0,5kg , t '1 = 400c. Tương tự tập ta có tập sau
(9)Nhận xét: Đối với toán giải cần ý đến hai vấn đề
- Thứ tính nhiệt độ cân lần quên ghi nhiệt độ phải
bé 250C
- Thứ hai sau mổi lần trút nhiệt độ bình hai tăng chứng tỏ nhiệt độ bình
phải lớn bình
Giải Gọi q2 là nhiệt dung tổng cộng chất lỏng chứa bình sau lần
trút thứ (ở 100C), q nhiệt dung ca chất lỏng trút vào (có nhiệt độ C t1 )
t nhiệt độ bỏ sót khơng ghi Phương trình cân nhiệt ứng với lần trút cuối: q2(17,5−10)=q(t1−17,5)
( q2+q¿(t −17,5)=q(t1− t)
(q2+2q)(25− t)=q(t1−25)
Giải hệ phương trình ta có t = 220C t
1 =400C
Bài 15: Trong bình cách nhiệt chứa hỗn hợp nước nước đá 00C 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 Td = 15 phút nước đá bình tan hết Nếu thay đồng thép có tiết diện khác chiều dài với đồng nước đá tan hết sau Tt = 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 Kd Kt
Ta có phương trình: Q = Kd(t2 - t1)Td = Kt(t2-tt)Tt Với tV = 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 16: Trong bình có tiết diện thẳng hình vng
(10)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
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) = 2mct1 Đối với cà phê: Q12 -Q23 = k(t1 - t2 - t2 + t3 ) = mct2 Đối với sữa: Q13 + Q23 = k(t1 - t3 + t2 - t3) = mct3
Từ phương trình ta tìm được: t2 = 0,40C t3 = 1,60C
Tơng tự toán ta có toán sau
Bài 17 Một bạn làm thí nghiệm sau: từ hai bình chứa loại chất lỏng nhiệt độ khác nhau; múc cốc chất lỏng từ bình đổ vào bình đo nhiệt độ bình cân nhiệt Lặp lại việc lần, bạn ghi nhiệt độ: 200C,350C,x0C,500C.
Biết khối lượng nhiệt độ chất lỏng cốc lần đổ nhau, bỏ qua trao đổi nhiệt với mơi trường bình chứa
Hãy tính nhiệt độ x nhiệt độ chất lỏng hai bình
(Trích ĐTTS Chun lý Hà Nội AMS TER ĐAM 2002T) Giải hoàn toàn tương tự tốn ta có kết sau
x= 400c ; t
1=−100c ;t2=800c
Bài 18 Một nhiệt lượng kế lúc đầu chưa đựng Đổ vào nhiệt lượng kế ca nước nóng thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 50C Sau lại đổ thêm ca nước nóng thấy nhịêt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 30C
Hỏi đổ thêm vào nhiệt lượng kế lúc ca nước nóng nói nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm độ nữa?
Giải Gọi C nhiệt dung riêng nhiệt lượng kế, Ca nhiệt dung ca
nước; T nhiệt độ ca nước nóng, T0 nhiệt độ ban đầu nhiệt lượng kế - Khi đổ ca nước nóng vào NLK, pt cân nhiệt là:
5C = Ca (T – ( T0 +5)) (1)
Khi đổ thêm ca nước nữa:
(11)Khi đổ thêm ca nước K, nhiệt độ tăng thêm Δ t:
Δ t( C + Ca ) = 5 Ca (T – ( T0 +5 +3 + Δ t) Giải ta có Δ t = 60C
Bài tập tương tự
Bài 19 Trong hai bình cách nhiệt có chứa hai chất lỏng khác hai nhiệt độ ban đầu khác Người ta dùng nhiệt kế, nhúng nhúng lại vào bình 1, vào bình Chỉ số nhiệt kế 400C ; 80C ; 390C ; 9,50C
a) Đến lần nhúng nhiệt kế bao nhiêu?
b) Sau số lần nhúng vậy, Nhiệt kế bao nhiêu?
Đáp số a) t = 380c b) t = 27,20c
Bài 20 a) Người ta rót vào khối nước đá khối lượng m1 = 2kg lượng
nước m2 = 1kg nhiệt độ t2 = 100C Khi có cân nhiệt, lượng nước đá tăng thêm m’ =50g Xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước đá c1 = 2000j/kgk; nước c2 = 4200j/kgk Nhiệt nóng chảy
của nước đá λ=3,4 105j/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với đồ dùng thí nghiệm
b).Sau người ta cho nước sơi vào bình thời gian sau thiết lập cân nhiệt Nhiệt độ nước 500C Tìm lượng nước dẫn vào? Cho nhiệt hoá nước L = 2,3.106j/kg.
Nhận xét Đối với toán có cân nhiệt nhiệt độ cân phải tìm nhiệt độ cân điểm mà học sinh cần lưu ý Chú ý có cân nhiệt, lượng nước đá tăng thêm 50g bé khối lượng nước thêm vào nhiệt độ cân 00C có phần nước đá đông đặc 00C nhận hai vấn đề việc giải tốn trở nên dễ dàng nhiều
Hướng dẫn đáp số
a) Gọi nhiệt độ ban đầu nước đá t10c Ta có nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng nhiệt độ từ t10c tới 00C
0− Q1=m1c1¿
t1 ) = - m1.c1.t1
Nhiệt lượng nước toả để hạ nhiệt độ từ 100C 00C là
Q2=m2c2(10−0) = m2.c2 10
Nhiệt lượng phần nước m’ toả để đông đặc 00C
Q3=λ.m'
(12)Q1=Q2+Q3
Từ suy t1=−14,750c
b) Lượng nước đá + 0,05 = 2,05kg
Nhiệt lượng nước đá nhận vào để nóng chảy hồn tồn 00C là
Q1=2,05.λ
Nhiệt lượng toàn nước 00C ( 3kg) nhận vào để tăng nhiệt độ đến 500C
Q2=3 4200 50=¿
Nhiệt lượng nước sôi ( 1000C) toả ngưng tụ hoàn toàn 1000C Q3=Lm (m khối lượng nước sôim)
Nhiệt lượng nước 1000C toả để giảm đến 500C
Q4=m.c2 50
Theo phương trình cân nhiệt ta có Q1+Q2=Q3+Q4
Từ suy m = 0,528kg = 528g
Bài 21 Người ta rót 1kg nước 150C vào bình đựng 3kg nước đá Tại thời điểm cân nhiệt nước nước đá Khối lượng nước đá tăng lên 100g Hãy xác định nhiệt độ ban đầu nước đá Biết nhiệt dung riêng nước 4200j/kgđộ, nước đá 2100j/kgđộ, nhiệt nóng chảy nước đá
3,4.105j/kg trình trao đổi nhịêt chúng hấp thụ 10% nhiệt từ mơi trường bên ngồi
(Trích đề thi HSG tỉnh năm học 2004 – 2005) Dạng Bài tập tổng hợp có liên quan đến hiệu suất, nhiệt hoá hơi
Bài 19 a) Tính lượng dầu cần để đun sơi 2l nước 200C đựng ống nhơm có khối lượng 200g Biết nhiệt dung riêng nước nhôm
c1=4200j/kgk; c2=880j/kgk , suất toả nhiệt dầu q = 44 106j/kgk
và hiệu suất bếp 30%
b cần đun thêm nước nố hồn tồn Biết bếp dầu cung cấp
nhiệt cách đặn kể từ lúc đun sôi thời gian 25 phút Biết nhiệt hoá nước L = 2,3.106 j/kg
(13)Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là Q2=m2c2(t2−t1) = 14,08kj
Nhiệt lượng cần để đun sôi nước Q=Q1+Q2 = 686,08kj
Do hiệu suất bếp H = 30% nên thực tế nhiệt cung cấp bếp dầu toả
Q'=Q
H 100 %=
686080
30 % 100 %=¿ 2286933,3j
Q’ = 2286,933kj
Và khối lượng dầu cần dùng là: m=Q'
q =
2286,933 103
44 106 =51,97 10 −3
kg
m = 51.97 g
b) Nhiệt lượng cần cung cấp để nước hố hồn tồn 1000C là:
Q3=L.m1=2,3 106.2=4,6 106j=4600 kj
Lúc nhiệt lượng dầu cung cấp dùng để hố cịn ấm nhơm khơng nhận nhiệt nữa, ta thấy: Trong 15 phút bếp dầu cung cấp nhiệt lượng cho hệ thống Q = 686,08kj (sau bỏ qua mát nhiệt s) Vậy để cung cấp nhiệt lượng Q3=4600 kj cần tốn thời gian
t=Q3
Q 15 ph= 4600
686,08 15 ph=100,57 ph
Bài 20 Một khối nước đá có khối lượng m1 = 2kg nhiệt độ - 50C.
a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước đá hố hồn tồn 1000C Cho nhiệt dung riêng nước nước đá là
C1=1800j/kgk;C2=4200j/kgk ; Nhiệt nóng chảy nước đá 00c λ
= 3,4.105j/kg nhiệt hoá nước 1000C L = 2,3 106j/kg.
b) Bỏ khối nước đá vào xô nhôm chứa nước 500C Sau có cân nhịêt người ta thấy cịn sót lại 100g nước đá chưa tan hết Tính lượng nước có xơ Biết xơ nhơm có khối lượng m2=500g nhiệt dung riêng
của nhôm 880j/kgk
Hướng dẫn
a) Đối với câu a phải biết nước đá hoá hồn tồn phải xẩy q trình Nước đá nhận nhiệt để tăng lên 00C Q
(14)Q2 Nước đá nhận nhiệt để tăng nhiệt từ 00C đến 1000C Q
3 nhiệt lượng
nước hố hồn tồn 1000C Q
4
Tính nhiệt tổng cộng để nước đá từ – 50c biến thành hoàn toàn 1000C là Q = Q1+Q2+Q3+Q4
b) Đơi với câu b cần tính khối lượng nước đá tan thành nước nước đá không tan hết nên nhiệt độ cuối hệ 00C sau tính nhiệt lượng mà khối nước đá nhận vào để tăng lên 00C Q
1 sau tính nhiệt lượng tồn
xơ nước nước giảm nhiệt độ từ 500C 00C tính nhiệt lượng nước đá nhận vào để tan hồn tịan 00C sau áp dụng pt cân nhiệt tính khối lượng có xơ tính M = 3,05 kg
Bài 21 a) Tính nhiệt lượng Q cần thiết 2kg nước đá – 100C biến thành hơi, cho biết; Nhiệt dung riêng nước đá 1800j/kgk, nước 4200j/kgk, nhiệt nóng chảy nước đá 34.104j/kg, nhiệthố nước 23.105j/kg
b) Nếu dùng bếp dầu hoả có hiệu suất 80%, người ta phải đốt cháy hồn tồn lít dầu 2kg nước đá -100C biến thành Biết khối lượng riêng dầu hoả 800kg/m3 suất toả nhiệt dầu hoả 44.106j/kg
(Trích đề thi vào NKĐHQG TPHCM năm 1996 T) Bài 22 Một khối sắt có khối lượng m1 , nhiệt dung riêng c1 nhiệt độ
t1=100
c Một bình chứa nước, nước bình có khối lượng m2 , nhiệt dung
riêng c2 , nhiệt độ đầu nước bình t2=200c Thả khối sắt vào
nước, nhiệt độ hệ thống cân nhiệt t = 250C Hỏi khối sắt có khối lượng m2=2m1 , nhiịet độ ban đầuvẫn 1000C thả khối sắt vào nước (khối lượng k m2 nhiệt độ ban đầu t2=200c ) nhệt độ t’ hệ thống
cân bao nhiêu? Giải toán trường hợp sau:
a) Bỏ qua hấp thụ nhiệt bình chứa nước mơi trường xung quanh b) Bình chứa nước có khối lượng m3 , nhiệt dung riêng c3 Bỏ qua hấp
thụ nhiệt mơi trường
(Tích đề thi vào lớp 10 chuyên lý TPHCM vòng năm 2005T) BÀI TỐN Đ Ồ THỊ
Bài tốn: Hai lít nước đun bình đun nước có cơng suất 500W Một phần nhiệt tỏa mơi trường xung quanh Sự phụ thuộc công suất tỏa môi trường theo thời gian đun
(15)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
C KẾT LUẬN BÀI HỌC KINH NGHIỆM
Trong trình giảng dạy mơn Vật lí trường THCS việc hình thành cho học sinh phương pháp, kỹ giải tập Vật lí cần thiết, để từ giúp em đào sâu, mở rộng kiến thức giảng, vận dụng tốt kiến thức vào thực tế, phát triển lực tư cho em, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, cụ thể là:
+ Giúp học sinh có thói quen phân tích đầu bài, hình dung tượng Vật lí xảy tốn sau tìm hướng giải
+ Trong tập giáo viên cần hướng cho học sinh nhiều cách giải (nếu có thể) Để kích thích hứng thú, say mê học tập cho học sinh rèn thói quen tìm tịi lời giải hay cho tốn Vật lí
+ Khắc sâu cho học sinh nắm kiến thức bổ trợ khác Có việc giải tập Vật lí học sinh thuận lợi hiệu
Để làm điều này:
- Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp
- Nắm vững chương trình mơn tồn cấp học
(16)sánh dạng tập để khắc sâu nội dung kiến thức cách giải Trên sở học sinh tự hình thành cho kỹ giải tập
Trên dây số kinh nghiệm mà thân rút từ thực tế qua q trình giảng dạy mơn Vật lí trường THCS nói chung, kinh nghiệm rút sau thực đề tài nói riêng
II KẾT LUẬN CHUNG
Dạy học nhằm góp phần quan trọng để hình thành nhân cách người lao động mới, sáng tạo, thích nghi với xã hội ngày phát triển Do phương pháp dạy học môn phải thực chức nhận thức, phát triển giáo dục, tức lựa chọn phương pháp dạy học môn cho học sinh nắm vững tri thức, kỹ năng, kỹ xảo vận dụng tri thức vào thực tiễn
Đặc biệt Vật lí mơn khoa học thực nghiệm địi hỏi phát huy cao độ tính tích cực, độc lập sáng tạo học sinh trình lĩnh hội tri thức Chính lựa chọn phương pháp dạy học mơn vật lí, người giáo viên cần vào phương pháp đặc thù khoa học lấy hoạt động nhận thức học sinh làm sở xuất phát
Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, quan tâm giúp đỡ ban giám hiệu nhà trường tổ chuyên môn thực thành công việc: “Một Số kỹ giải toán phần nhiệt học vật lý 8 ” với mong muốn: phát triển năng lực rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo cho học sinh việc học tập mơn Vật lí Nhằm nâng cao chất lượng mơn nói riêng, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục nói chung
Tuy nhiên diều kiện thời gian, tình hình thực tế nhận thức học sinh địa phương nơi công tác lực cá nhân có hạn, nên việc thực đề tài hẳn không tránh khỏi thiếu sót Kính mong đồng chí bạn đồng nghiệp, trao đổi góp ý để giúp tơi hồn thiện chun mơn