Tổng thể tích của hai khối nước này thay đổi như thế nào khi chúng sảy ra hiện tượng cân bằng nhiệt?... Hãy xác định nhiệt độ cân bằng[r]
(1)Ngày soạn : 08/02/2012 Ngày dạy : 16/02/2012 Tiết : 66 - 73
Chuyên đề : trao đổi nhiệt hai chất nhiều
chất chưa có chuyển đổi chất I, Kiến thức bản
1.Nhiệt lượng vật thu vào( chưa có chuyển đổi chất).
2
.( )
Q m c t t
m : khối lượng vật ( kg ) c : nhiệt dung riêng ( J Kg K/ ) t2 ,
1 t
: nhiệt độ lúc sau lúc đầu vật ( oC )
Lưu ý t2 t1
2.Nhiệt lượng vật tỏa (chưa có chuyển đổi chất).
1
.( )
Q m c t t
m : khối lượng vật ( kg ) c : nhiệt dung riêng ( J Kg K/ ) t2 ,
1 t
: nhiệt độ lúc sau lúc đầu vật ( oC )
Lưu ý t1t2
3.Phương trinh cân nhiệt
Thu Toa
Q Q
(2)
QToa : tổng nhiệt lượng tỏa
4.Nhiệt lượng cua m kg nhiên liệu tỏa đốt cháy hoàn toàn
Q q m
m : khối lượng nhiên liệu (Kg) q : suất tỏa nhiệt nhiên liệu Q : nhiệt lượng nhiên liệu tỏa
Hiệu suất động nhiệt ( việc sử dụng nhiệt)
ó ích àn ân
.100%
c to ph Q H
Q
- Qcó ích : nhiệt lượng vật nhận vào để tăng nhiệt độ
- Qtoàn phân : nhiệt lượng mà nguồn nhiệt cung cấp nhiên liệu cháy
vật khác tỏa )
II,Phương pháp.
- Xác định chất thu nhiệt, chất tỏa nhiệt.
- Áp dụng phương trình cân nhiệt để thiết lập phương trình cần thiết.
III.Bài Tập.
Bài 1: Người ta cho vịi nước nóng 700C vòi nước lạnh 100C đồng thời chảy vào
bể có sẳn 100kg nước nhiệt độ 600C Hỏi phải mở hai vịi thu
được nước có nhiệt độ 450C Cho biết lưu lượng vòi 20kg/phút Bỏ qua sự
mất mát lượng môi trường
Giải
Vì lưu lượng hai vịi chảy nên khối lượng hai loại nước xả vào bể nhau.Gọi khối lượng loại nước m(kg):
(3)
1500
150( ) 10
m kg
Thời gian mở hai vòi là: t=
15
20=7,5(phút)
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 t1 = 20 0C, thùng II t
2 = 80 0C Thùng chứa III có sẵn lượng nước nhiệt độ
t3 = 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 10C phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ K thay đổi nhiệt độ lớp nước nóng nước
(4)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: m1C∆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 không thay đổi
Bài 4 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
Bài 5 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=100c , c2=4000j/kgk,t2=100c , c3=3000j/kgk, t3=500c 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
Bài 6 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
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
bài : có bình cách nhiệt.bình chúa m12Kgnước nhiệt độ
0 20
t C,bình
chứa m2 4Kg nước
0 60
t C.người ta rót lượng nước từ bình sang bình
2,sau cân nhiệt,nguoif ta lại rót lượng nước m từ bình sang binh 1.nhiệt độ cân bình lúc t1' 21.950C
(5)b,nếu tiếp tục thực lần 2,tìm nhiệt độ cân bình
Bài giải
a, *Trường hợp 1: rót m (kg) nước từ bình sang bình - gọi t2' nhiệt độ cân bình
- nhiệt lượng mà m (kg) thu vào để tăng nhiệt độ từ 200C lên đến t C2'
Q mc t (2' t1)
- nhiệt lượng mà m2 (Kg) nước bình tỏa
Q2m c t2 (2 t2')
- áp dụng phương trình cân nhiệt ta có Q Q
' '
2 2
' '
2
'
( ) ( )
20 240
240 20 (1)
mc t t m c t t
m t m t
m t
m
*Trường hợp rót m (kg) nước từ bình sang bình - gọi t1' nhiệt độ cân bình
- nhiệt lượng mà m (kg) nước tỏa để giảm từ t C2' xuống đến 21,950Clà
Q3 m c t .(2' t1')
- Nhiệt lượng mà ((m1 m) kg nước bình thu vào để tăng từ 200C đến
21,95 C
Q3(m1 m c t) .(1' t1)