Đang tải... (xem toàn văn)
Để giải được bài này, các em cần vẽ được sơ đồ nhiệt (giáo viên cần lưu ý hướng dẫn các em viết công thức tính nhiệt lượng thu vào (tỏa ra của từng vật) bằng cách cho chỉ số riêng với t[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ :
(2)2
Nội dung :
I Cơ sở thực : II Mục đích :
III Một số giải pháp thực IV Ý kiến thảo luận đóng góp cho
(3)1.Sách giáo khoa vật lí 6,8 khơng đề cập đến “cơng thức tính nhiệt lượng
1.Sách giáo khoa vật lí 6,8 khơng đề cập đến “cơng thức tính nhiệt lượng
dành cho qu
dành cho quá á trình chuyển thể vật chất “trình chuyển thể vật chất “
2.Các tượng nhiệt thực tế phổ biến
(song làm thí nghiệm quan sát thực tế em quan sát phần nhỏ số tượng nhiệt diễn thân vật mà dùng tay để kiểm tra thay đổi nhiệt độ vật )
3.Bài tốn v nhiƯt l ỵng thùc tÕ th êng gắn liền với trình chuyển hóa từ nhiệt sang năng, từ điện sang nhiệt
(õy l cỏc bi toỏn hay song địi hỏi em phải có đầu óc tổng hợp tốt , khái quát khá cao không bị lung tỳng tr ớc tập lạ (ít gặp bài toán mẫu)
I.Cơ sở thực :
I.Cơ sở thực :
(4)4 II.Mục đích:
Từ kiến thức bổ sung, tập nâng cao, số kinh nghiệm giảng dạy thực tế nhằm giúp em HS:
1.Tiếp thu kiến thức nhiệt học cách hoàn chỉnh hơn.
2.Hiểu rõ, liên hệ giải thích hiên tượng nhiệt học thực tế chính xác,chủ động hơn.
(5)Từ nở nhiệt chất (mơn vật lí 6):Các chất nóng lên nở ra, lạnh co lại, tơi giúp em liên hệ đến toán thay đổi khối lượng riêng (bao gồm chất có nở đặc biệt giúp em giải nhiều tốn có nội dung thực tế).
a)Ví dụ 1 *Mức độ 1:
Một miếng nước đá hay chìm thả vào cốc nước thể lỏng ? Tại ?
Học sinh dễ dàng trả lời nước đá nổi, song để giải thích có lẽ khơng phải em có khả lập luận xác
H ỏi: Nước chất có nở nhiệt ?
Em có dự đốn khối lượng riêng nước đá so với nước thể lỏng? III Một số giải pháp
(6)6
* M ức độ 2(sự nở nhiệt dạng định lượng)
Một bình hình trụ códiện tích đáy 10cm 2 chứa 150cm3 nước thể lỏng 200C,
nếu thả vào bình miếng nước đá có dạng hộp lập phương thể tích 8cm3 thì thấy nước bình dâng lên độ cao h so với ban đầu
Hỏi : a)Tìm chiều cao mực nước dâng thêm đó?
b) Khi miếng nước đá tan hết mực nước bình thay đổi ? (Cho Dnước đá = 900kg/m3 ; Dnước = 1000kg/m3 )
* Kiến thức
a) +Nước chất nở đặc biệt (từ đến 40C nước co lại,dưới 00 C nước nở nên khối lượng riêng giảm )
+Khi thả nước đá vào nước cốc nước đá khơng chìm hồn tồn
mà có phần nhơ lên khỏi mặt nước cốc, V tính theo cơng thức lực đẩy ác si mét FA = dnước V phần chìm ( FA = P n ớc đá )
* Định hướng :Khi miếng nước đá nằm cân mặt thống có lực tác dụng lên theo phương thẳng đứng ?
Quan hệ độ lớn hai lực ?
Chiều cao phần nước dâng lên (chính thể tích phần chìm miếng nước đá chia cho diện tích S đáy bình
H dâng = Vphần chìm : S đáy
(7)b) Khi nước đá tan hết mực nước bình khơng dâng lên thêm nước đá bị giảm thể tích tăng khối lượng riêng để co lại
( Giáo viên u cầu HS tính tốn cụ thể trọng lượng miểng nước đá từ so sánh thể tích miếng nươc đá với trọng lượng nước thể lỏng tương ứng ) giúp em thấy rõ lại
(8)8 b)Ví dụ 2: Bài toán chuyển thể chất
lớp 6:
Mức độ 1: ( Củng cố đặc điểm chuyển thể qua đồ thị , đến công thức định lượng )
Cho đồ thị (h.vẽ)Nêu tên trình chuyển thể của chất ?
Nêu đặc điểm chuyển thể chất ?
Tại tiếp tục cung cấp nhiệt mà nhiệt độ vật khơng thay đổi ? Vậy nhiệt lượng để làm ? ( Khi chuyển thể, chất thu toả nhiệt để chuyển thể nhiệt độ không thay đổi )
Mức độ 2: (Dành cho học sinh lớp 8,9)
Làm tính nhiệt lượng cần cung cấp cho qúa trình chuyển thể vật ?
GVcung cấp thêm công thức chuyển thể cho HS lưu ý em:
Trong cơng thức tính nhiệt lượng cho chuy ển thể khơng có mặt nhiệt độ lúc chuyển thể nhiệt độ vật khơng thay đổi )
Q thu nóng chảy = .m
Q thu hoá = L m
1000 t0
(9)Mức độ 3: (Kết hợp toàn học lớp v để liên kết kiến thức với mức độ cao dần)
H:Viết công thức tính nhiệt lượng cần cung cấp cho vật thu vào để nóng lên ?
Nếu hiệu suất sử dụng nhiệt 100% (bỏ qua hao phí) phương trình cân nhiệt thực nào?
(Tương tự với trường hợp hiệu suất H<1)
H = Qi / Q toàn phần
Q thu = C.m t0
Khi trao đổi nhiệt, truyềnnhiệt vật hệ có đặc điểm ? Quan hệ nhiệt lượng vật nóng toả có quan hệ với nhiệt lượng vật lạnh thu vào ?
(10)10 2 Phân dạng toán: Giúp học sinh nắm vững cách giải loại
từ có kỹ nhận dạng toán mẹo vặt để giải nhanh tốn
a)Dạng 1:(Bài tốn đơn gồm trình nhiệt )
*Mức độ 1: Bài tốn cơng thức tính nhiệt lượng cần cho vật thay đổi nhiệt độ và phương trình cân nhiệt.
Ban đầu việc phân tích đầu bài, vẽ, sử dụng sơ đồ nhiệt em cịn yếu nên tơi thường hướng dẫn em làm quen với toán đơn giản như:
“Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm nặng 0,5kg chứa 2kg nước từ 200 C đến khi
sôi”
(Biết Cnhôm = 880J/KgK; Cnc = 4.200 J/KgK)
(11)Ấm nhôm Mnhôm = 0,5kg Cnh«m = 880 J/KgK Qthu
Qthu
t01 = 200C t2 = 1000 C Vật thu nhiệt
Nước: M nước = 2kg Cnước = 4200J/kgK
Như vậy, nhìn sơ đồ khơng thể nhầm lẫn quên đại lượng công thức: Từ sơ đồ, học sinh biết được:
Qthunc cần để tăng t0 từ 20 -> 1000C là: Qthu nc = mnc Cnc ( t02 - t01)
(12)12
Mức độ 2: “Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm nặng 0,5kg chứa 2kg nước từ 200 C đến khi sôi”
(Biết Cnhôm = 880J/KgK; Cnc = 4.200 J/KgK)
Để đun sơi nước ấm người ta dùng bếp dầu, tính lượng dầu cần dùng
(bỏ qua mát nhiệt).
Lúc việc vẽ sơ đồ nhiệt em nâng cao thêm bước qua việc đưa phương trình cân nhiệt vào tốn lý tưởng hiệu suất
Có thể phát triển từ tốn thành tổng hợp, kết hợp cơng thức suất tỏa nhiệt nhiên liệu :
Nước: Mu’c = 2kg Cnh«m = 4.200J/KgK
t0
1 = 200C
Ấm nhơm Mnhơm = 0,5kg Cnh«m = 880 J/KgK
Qthu t0
1 nước = 200C Q thu1
Vật thu nhiệt t2 = 1000C Q dầu toả
(13)Từ sơ đồ, học sinh biết được:
Qthunc cần để tăng t0 từ 20 -> 1000C là: Qthu nc = mnc Cnc ( t02 - t01)
Qthu ấm cần để tăng t0 từ 20 -> 1000C là: Qthu¸m = mnh Cnh ( t02 - t01) Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là: Qthu = Qấm + Qnc
Từ tốn tơi phát triển thành tổng hợp kết hợp công thức suất tỏa nhiệt nhiên liệu
Để thấy mối liên kết vật tỏa thu nhiệt giáo viên cần hỏi bỏ qua mát nhiệt nhiệt lượng dầu tỏa liên hệ với nhiệt lượng nước ấm thu vào.
Từ học sinh sử dụng phương trình cân nhiệt
Qdàu tỏa = Qthu nc + Q thu ấm
(14)14 Mức độ 3:
Vẫn ấm nước dùng hết 0,1kg dầu (qd = 44 x 106 J/Kg) để làm sơi nước hiệu suất bếp ?
Giáo viên yêu cầu học sinh vẽ sơ đồ nhiệt Lưu ý học sinh :
+ Cách nhận biết Qtp Qc ích
(15)Qua toán đơn giản trên, em phần đã có kỹ vẽ sơ đồ nhiệt nên giáo viên cho em luyện thêm có nhiều vật tham gia trao đổi nhiệt Từ đó, giáo viên hướng dẫn em kỹ giải ngắn gọn, giáo viên dễ kiểm tra em cách nhanh chóng
Mức độ 4:“Một nhiệt lượng kế đồng nặng 100g chứa
400g nước 100C thả vào nhiệt lượng kế miếng hợp
kim nhôm thiếc nặng 200g 1200C
Nhiệt độ cân hệ 140C
(16)16
Giáo viên:
B1: Hướng dẫn em xác định số lượng tên vật thu (tỏa)nhiệt B2: Sau vẽ sơ đồ nhiệt (lưu ý t0 đầu, cuối vật)
B3: Viết phương trình cân nhiệt cho hệ
Mđg = 100g = 0,1kg Cđ = 380J/KgK
mnhôm
Cnhôm = 880J/kgK
mthiếc = (0,2 - mnhôm) Cthiếc = 230J/kgK)
Vật thu nhiệt
mnc = 400g = 0,4kg Cnc = 4.200 J/KgK t1đg =100 C
t1nc =100 C
thệ = 140 C Vật tỏa nhiệt
t1thiếc= 1200C
t1nh= 1200C
Từ sơ đồ, ta có phương trình cân nhiệt:
Qnc thu + Qđồng thu = Qnhôm tỏa + Qthiếc tỏa
Hướng dẫn em cách đặt nhân tử chung, rút ngắn thời gian làm toán, rút gọn biểu thức toán (Cncmnc + Cđgmdg).(thệ - t1nc dg) = (Cnhmnh + Cthiếc(0,2 - mnh).(tnh – t0hệ)
(17)b)Dạng 2:
Khi học sinh đã có kỹ phân tích, vẽ sơ đồ nhiệt giáo viên giới thiệu thêm dạng tốn cân nhiệt có gắn chuyển thể vật chất qua đồ thị biểu diễn q trình nóng chảy, đơng đặc, sơi chất… mà em đã học lớp 6.
Qua đồ thị (hình vẽ)
Giáo viên dùng cách liên hệ kiến thức lớp 6+8 qua số câu hỏi liên kết giúp em nâng cao kiến thức cũ
(18)18
Để giúp học sinh phân biệt quá trình nhiệt dùng đúng công thức q trình,cần u cầu em:
Bước1: Mơ tả trình vật lý xảy với vật, qua đồ thị (hình vẽ) Bước 2: Hãy viết cơng thức tính nhiệt lượng q trình đó. Bước : Vẽ sơ đồ nhiệt
+ Củng cố : “Khi công thức tỏa (thu nhiệt) ?”
+ Khắc sâu :
Thu nhiệt: Nhiệt độ đầu nhỏ nhiệt độ cuối
Tỏa nhiệt: Nhiệt độ đầu cao nhiệt độ cuối
(19)Mức độ 2: ( Bài toán ngược )
Tính nhiệt lượng tỏa 2kg lượng nước 100 0C làm lạnh tới
– 100 C.
Q thu đá1
Cđá 0
0 C
Q thu2
Mđá 00 CMnc Cnc (t2- 0Q thu3 0)t2 =1000C
Q thu4
m.L 100 C
Mức độ 1:( tốn chuyển thể )
Tính nhiệt lượng cần thiết để 1,5kg nước đá từ -10 0 C đến hóa hồn tồn 100 0C
Tìm lượng dầu cần thiết (biết Hbếp = 25%)
(Cnước = 4.200J/kgK Cđá = 2100 J/kgK; = 3,4.105 j/kg ; L = 2,3.10 6 J/kg
qd = 4,4.10 J/kg)
Vật thu nhiệt:
Nước: t1 = - 10 0 C
Vật toả nhiệt : Dầu : q d = 4,4.10 6 J/ kg m dầu = ? Lưu ý HS : Q thu = 25% qdầu mdầu
Q thu đá1
Cđá 0
0 C 00 C t2 =1000C
m.L 100 C m.L
Mức độ 1:( toán chuyển thể )
Tính nhiệt lượng cần thiết để 1,5kg nước đá từ -10 0 C đến hóa hồn tồn 100 0C
Tìm lượng dầu cần thiết (biết Hbếp = 25%)
(Cnước = 4.200J/kgK Cđá = 2100 J/kgK; = 3,4.105 j/kg ; L = 2,3.10 6 J/kg
qd = 4,4.10 J/kg)
Vật thu nhiệt:
Nước: t1 = - 10 0 C
Vật toả nhiệt : Dầu : q d = 4,4.10 6 J/ kg m dầu = ? Lưu ý HS : Q thu = 25% qdầu mdầu
Q thu đá1
Cđá 0
(20)20
.
Mức độ 3: (sự chuyển thể khơng hồn tồn)
Thả cục nước đá lạnh có khối lượng m1 = 900g vào m2 = 1,5kg nước nhiệt độ t2 = 60C Khi có cân nhiệt, lượng nước
chỉ lại 1,47kg Xác định nhiệt độ ban đầu cục đá
(Nhiệt dung riêng nước đá là: C1 = 2.100J/KgK, nước C2 = 4.200 J/KgK Nhiệt nóng chảy nước đá = 3,4 105 J/Kg.)
•Định hướng :
Lượng nước cịn lại có cân nhiệt nhỏ lượng nước ban đầu(đã có phần nước m = 1,5 - 1,47 = 0,03 kg bị đông đặc thành đá) => nhiệt độ cuối hệ O 0C.
Giáo viên:
+ Hướng dẫn học sinh viết sơ đồ nhiệt (sau xác định vật tỏa thu nhiệt.)
Giải:
Gọi t 1 nhiệt độ ban đầu cục đá.
(21)Mức độ 4: Sự chuyển thể khơng hồn tồn có lien quan đến thay đổi học thể tích chất lỏng )
“Một ống nghiệm hình trụ đựng nước cao H1 = 40cm Một ống khác tiết diện đựng nước 40 0C,Cao H2 = 10cm Rót ống vào ống 1,
cân nhiệt mực nước ống dâng cao thêm 0,2 cm so với lúc vừa rót xong tìm nhiệt độ ban đầu nước đá (biết Dnc,Cnc, Dđ, (bỏ qua
mát nhiệt).
*Kiến thức cần dùng:
- Sự nở nhiệtcủa chất (nước nở đặc biệt :dưới O0C lạnh nở ra)
-V= S.h
-D = M / V Để tính Mđ, Mnc, Mnđ đơng thêm
* Kĩ năng :-Viết phương trình cân nhiệt (lưu ý HS dự đoán trước nhiệt độ cuối hệ từ
(Sau tính xong Mđ, Mnc cần để em so sánh Mđ, Mnc)
(22)22
Hướng dẫn giải :
+“Mđá < Mnc chứng tỏ :nước đá đơng đặc khơng hồn toàn nhiệt độ hệ O0C.
+Nêu tên trình vật lý xảy với vật
+ Viêt phương trình cân nhiệt
Vật thu nhiệt Vật tỏa nhiệt (Nước đá bình 1) (Nước đá bình 2)
Như vậy, phương trình cân nhiệt là: Qthu = Qtỏa + Qtỏa 2
=> Cđá (O0 - t) = Cnc mnc (t2 – 00) + mđá
=> t1 nước đá
t1
Qthu Cđá m đá
00C 40 C
Cnc.mnc
00 C
Qtoả
Mđá
Qtoả1
(23)Mức độ 5: (Bài toán ngưng tự bên ngồi bình kèm theo chuyển thể bên bình)
Một bình nhơm có khối lượng m1 = 0,5kg chứa m2 = 1kg nước đặt phịng có nhiệt độ t1 = 300C Thả vào bình cục nước đá có khối lượng m3 = 200g nhiệt độ t2 = -100C Khi đá tan hết nước trong bình có nhiệt độ t3 mặt ngồi bình có m4 = 10gam nước bám vào Hãy giai thích nước đó đâu tính nhiệt độ t3 nước bình.
Cho biết nhiệt dung riêng nước C1 = 4.200J/KgK độ nước đá C2 2.100J/Kg độ, nhơm C3 = 880J/kg độ, nhiệt nóng chảy nước đá = 330000J/kg; để lít nước biến hoàn
toàn thành nhiệt độ phịng cần nhiệt lượng 2.430kJ.
*Định hướng
+ Viết sơ đồ nhiệt cho vật :
*Trong bình : -Nước bình bình chứa nước
*Ngồi bình - Hơi nước ngưng tụ mặt ngồi bình - Nước mặt ngồi bình sau ngưng tụ
*Lưu ý :
Những giọt nước bám ngồi thành cốc đâu mà có?
Để ngưng tụ nước mặt ngồi cốc phải trải qua trình nào?
+Tỏa nhiệt để ngưng tụ nhiệt độ phòng ở300 C)
(24)24
Lúc phương trình cân nhiệt Qtỏa = Qthu
Tương đương
Qt nhôm + Qtoả nước + Qt hnc + Qtoảncm4 = Qthu nđ(-10 -> 0) + Qn chảy + Qrthu tăng (0 -> t3) Giải phương trình ta có t3
Vật thu nhiệt Vật toả nhiệt
T2:-100C
Qthu1 Cđá.mđá (0-(-10)
Nước đá:
00C
Qthu2 Mđá
00C Qthu3
Cnc.mnc (t3 -00C)
t3
Bình nhơm
T1 =300C
Qtoả nhôm Cnh.mnh (t1-t3)
Nước:T2 =300C
Cnc.mnc (t2-t3)
Hơi nước T4=300C
Qtoả nc m4.L
300C
(25)3 Bài toán tổng hợp từ toán nhiệt, cơ, điện cho học sinh lớp 9
Dạng 1: Bài toán kết hợp cơ- nhiệt
Ví dụ1: Trong bình đậy kín có cục nước đá khối lượng M = 0,1kg mặt nước có một viên chì khối lượng m = 5g Hỏi phải tốn lượng nhiệt bao nhiêu, để miếng chì – đá bắt đầu chìm xuống nước
Dchì 11,3g/cm3, Dnước 0,9g/ cm3, nước đá = 3,4.105J/Kg Nhiệt độ nước bình 00C. Định hướng:
Để hỗn hợp đá chì bắt đầu chìm điều kiện cần có (Dđc ≥ Dnc)
.Gọi M1 k/lượngcịn lại cục nước đá bắt đầu chìm, +Điều kiện để chìm là:
Trong V: Thể tích cục nước đá chì Dn:Khối lượng riêng nước
Chú ý : Dd khối lượng riêng nước đá Dc: khối lượng riêng chì
Do M1 + m D ( )
M +m1
V
≥ Dnc
M1
D d
m
D c
(26)26
VÝ dô 2:
Thả 1kg n ớc đá -30 0C vào bình chứa 20 kg n ớc 480 C
a)Xác định nhiệt độ có cân nhiệt
b) Sau đó, thả vào bình thêm miếng n ớc đá khác 0 C( gồm mẩu chì 10 g giữa, 200g n ớc đá
ở ngoài) Cần n ớc 10 0 C vào bình để mẩu đá- chì bắt đầu chìm ?
*Lưu ý:
Nhiệt độ cuối hệ cần tìm chưa thể chắn nước đá có tan hết hay khơng nên cần lưu ý học sinh dự đốn tình xảy
Liệu nước đá có tan hết khơng?,
* Định hướng : Hướng dấn em đề xuất tình huống.
-Trường hợp 1: Nếu nước đá khơng tan hết loại nước hệ phải trải qua
trình vật lý nào? Khi nhiệt độ cuối hệ ? ( O 0C)
-Trường hợp 2: Nếu nước đá tan hết tăng đến t0 trình vật lý diễn với vật?
-Hướng dẫn học sinh gọi phần nhiệt lượng tỏa thu q trình vật lý chưa biết có xảy hay không X
(27)VÝ dụ 3: (bài tập thực tế kết hợp chuyển thể cân vật chất láng)
Trong bình có viên n ớc đá ,ban đầu hệ 00 C(hình 1)
Khi khối n ớc đá tan hết,mực n ớc bỡnh thay i th no?
b) Ban đầu khối n ớc đ ợc giữ sợi dây nhẹ không giÃn(Hình 2) Sau khối n ớc tan hết ,mực n ớc bình hạ xuống 5cm.
Tính sức căng cúa sợi dây lúc ban đầu ?
( Biết diện tích mặt thoáng bình 100cm2 Khối l ợng riêng n ớc 1000Kg/m3 )
*Định h íng :
+Sự thay đổi mực n ớc bình đâu ?(Do thay đổi khối l ợng riêng n ớc đá chênh lệch khối l ợng riêngcủa hai loại n ớc )
+ Hóy lập tỉ số hai khối l ợng riêng với khối l ợng n ớc nh Dđá / Dn ớc = : = Vd/Vn
+ Khi n ớc đá tan hết thỡ Dda = ? Dnc ( Dđátan / Dn ơc = 1)
: Khi n ớc đá phần chìm đứng thể tích tan hết
Nªn mùc n íc bình không dâng thêm (khi tan hết )
(28)28
Tr êng hỵp 2:
Khi bị giữ dây Để đá nằm cân :
FA + FAtăng thêm = P đá + Tdây FAtăng thêm = Tdây
dn ớc V chìm thêm = T căng dây
dn ớc Sđáy hdâng thêm = T căng dây Tr ờng hợp 1:
Khi ch a bị giữ dây Để đá nằm cân :
FA = P đá
dn ớc V chìm = dđá V đá
Khi n ớc đá tan n ớc giảm l ợng n ớc dâng lên ban đầu
hdâng thêm = h hạ xuống
T cng = d n ớc S đáy hhạ => T = N
b) Định hướng:
+Khi thả miếng nước đỏ vào bỡnh có lực tác dụng lên miếng n ớc đá theo ph ơng thẳng đứng ?
+Khi giữ miếng đá dây khác khơng buộc dây ?
+Khi n ớc đá tan hết : Phần mực n ớc dâng lên liên hệ với h hạ xuống ?
(29)D ng 2: Nhi t- Đi n Bài toán chuyển hóa l ỵng ạ ệ ệ
Ví dụ 1: Một lò luyện thép cần nung chảy 30 thép từ 300C đến nóng chảy hồn tồn 1.3000C điện.
a) Nhiệt lượng thép cần thu vào bao nhiêu?
b) Nếu hiệu suất nò lung 60% nhiệt lượng lị phải tỏa bao nhiêu
c) Nếu dùng lị có cơng suất 1MW thời gian nung chảy thép (H 60%).
Ở ý a, b học sinh làm quen, ý c giáo viên cần hướng dẫn em tận dụng phương trình cân nhiệt khơng hồn tồn cơng thức tính cơng suất
(30)30 Ví dụ 2: ( Sự chuyển hố điện thnàh nhiệt ,có tượng hao phí điện thực tế )
Một bình đồng có khối lượng m = 500g, chứa m1 = kg nước nhiệt độ t1 = 60 0C
Thả vào bình lượng nước đá m2 = 600g nhiệt độ t2 < 0C có cân nhiệtnhiệt độ chung t = 0C
- Bỏ qua tỏa nhiệt môi trường? Tính t2
-Bây đun sơi nước bình dây đun có điện trở R sau:
-Ở hiệu điện U1 = 120V hết thời gian t1 = 10ph, hiệu điện U2 = 100V hết thời gian t2 = 15ph,
- hiệu điện U3 = 80V hết thời gian t3 Biết nhiệt lượng hao phí tỷ lệ với thời gian đun
-Tính t3? ( C đồng= 400J/KgK ; Cnc đá= 2.100J/Kg.K,Cnc= 4.200J/Kg.K, ncđá= 340000J/Kg.)
Giải:
Nước đá thu nhiệt nóng từ t2 lên đến O 0C: Q1 = c nđá M (0 – t2) Nước đá thu nhiệt nóng chảy hết O 0C: Q = .m 2
Nước thu nhiệt nóng lên từ O0C đến 50C: Q3 = cn m2 (5 -0) Bình nước tỏa nhiệt: Q4 = (cn m1 + m c. ) (80 – 5)
Phương trình cân nhiệt: Q1 + Q2 + Q3 = Q4
(31)Theo đề ta có nhiệt lượng tỏa mơi trường: Qhp = k.t (với k hệ số tỷ lệ)
Gọi Q0 nhiệt lượng cung cấp cho bình làm sơi nước
Với nguồn U1: = Q0 + k.t1 => = Q 0R + kRt1 (1) Với nguồn U2: = Q 0 + k.t2 => = Q0R + kRt2 (2) Với nguồn U3: = Q0 + k.t3 => = Q 0R + kRt3 (3) Từ (1) (2) ta có: k R = (4)
Từ (2) (3) ta có: k R = (5) U12. t1
R U 22. t2
R U32 t3
R
U12. t1 U22. t2
U32. t3 U12. t1 - U
2 t2 t1 - t 2
U22. t2 - U
(32)32 Ví dụ 3: Bài tập điện chuyển hóa thành nhiệt sinh công
Trong xi lanh đáng thẳng đứng chứa m= 1kg n ớc 00 C Trên mặt thống có pít
tơng khối l ợng không kể, tiết diện S = 100cm2 D ới xi lanh có thiết bị đun Sau 9,63 phút kể từ lúc bật thiết bị đun , pít tông đ ợc nâng lên thêm h= 1mso với độ cao ban đầu.
a) TÝnh c«ng st cđa thiÕt bị đun
b) Coi chuyn ng ca pớt tơng ớc l ợng vận tốc pít tông ? Cn ớc = 4200J/kgK ; L n ớc = 2,3 106 J/kg ; D = 0,6 kg/m3
* Định hướng :
? Năng lượng chuyển hóa thiết bị trên? Vật tỏa nhiệt (thu) -> kết truyền nhit v s chuyn húa.
(Thiết bị đun tỏa nhiệt -> N ơc thu nhiệt -> Sinh công -> Cơ pít tông )
Vật thu nhiệt
m = 1kg t1 = 00C
Cnc = 4.200J/Kg.K Lnc = 2,25.106 J/kg t = 9,63h = 1ma)
VËt sinh c«ngS = Pbếp đun
b) v ptông =?
(33)Để học sinh định hướng kiến thức:
a) Khi đun nóng: Nhiệt lượng bếp tỏa nhiệt lượng nước thu vào để (1) Tăng nhiệt độ từ –.> 100 0C
Qthu1 = Cn m n.100
(2) Hóa h¬i hồn tồn 1000C Qthu2 = L.m
Khơng có nhiệt nên A = Qtỏa = Qthu1 + Qthu A = 420.000 + 2,25.106
A = 42.104 + 2,25.106 A = 267.104J
Công suất thiết bị đun là: P = 478,67W
b) Pít tông nhờ sinh công đẩy đoạn đường h = 1m
P = A/t = F.s/t = F.v mà F = p.s pittông P = p.Spittông v
(34)