C. Tiến trình lên lớp
c) Trường hợp 3: m2= 6kg.
Nhiệt lượng thu vào của nước đá để tăng nhiệt độ lên 00C là: Q2= m2C2(0 – t2) = 2,1.6.
So sánh Q1<Q2 : Điều này chứng tỏ nước hạ nhiệt độ tới 00C sau đó đông đặc.
Vậy nhiệt độ cân bằng: 00C. Ta có PTCB nhiệt:
m1C1(t1 - 0) + my = m2C2(0 – t2) my=
Khối lượng nước có trong bình: mn= m1- my = 2 – 0,12 = 1,88(kg)
Khối lượng nước đá có trong bình: md= m2 + my= 6 + 0,12 = 6,12(kg)
Bài 2
Bài giải
Gọi m2 là khối lượng nước đá cần tìm.
Nhiệt lượng hơi nước toả ra để giảm nhiệt độ xuống 100C là : Qtoả= m1L+m1C1(t1 - t)
=0,1.2,3.106+0,1.4200.90= = 230 000+37 800= 267 800(J)
Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ đến 100C là : Qthu=m2C2(0 - t2)+m2
=m2.2100.4+m 2.3,4.105+m
2.4200.10= =8400m2+ 340 000m2+ 42 000m2= =390 400m2(J)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có : Qtoả= Qthu hay
267 800=390400m2 m2= 0,686(kg)
Vậy khối lượng nước đá có trong bình là:0,686kg Bài 3
Bài giải
Khi cân bằng nhiệt mực nước giảm đi chứng tỏ một phần
31
GV hướng dẫn HS cách tính chiều cao cột nước bị nóng chảy.
Tính nhiệt lượng vật toả ra, thu vào theo công thức nào? Áp dụng PTCB nhiệt suy ra ẩn. Xác định nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt ở mỗi bình ? Viết PTCB nhiệt ở mỗi bình? Từ các PT lập được suy ra ẩn phải tìm?
nước đá bị nóng chảy và nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là t = 00C.
Gọi S là diện tích đáy của hình trụ
a là chiều cao cột nước đá bị nóng chảy.
Sau khi nóng chảy nó có chiều cao là (a- h) nhưng khối lượng vẫn không thay đổi, nghĩa là :
D1.S.a = D2.S. (a - h) a =
Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ đến 00C là Q1= m1C1(t - t1)= D1 .S.h1.C1.20 (J) Nhiệt lượng phần nước đá có chiều cao a thu vào để nóng chảy là
Q2= S.a.D1. (J)
Nhiệt lượng nước toả ra để giảm nhiệt độ từ t2 đến 00C là Q3= D2S.(h - h1). C2.(t2 - t)= D2S(h - h1).C2.t2 (J)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có : Q3=Q2+Q1
Hay : D1Sh1C1.20 + SaD1 = D2S(h - h1)C2t2
t2=
Vậy nhiệt độ của nước rót vào là 29,50
Bài 4:
Bài giải:
Sau khi thiết lập cân bằng nhiệt, trong bình 1 và bình 2 tồn tại cả nước và nước đá nên nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 00C.
Vì thả vào bình 2, 20g nước đá mà khi cân bằng nhiệt, lượng nước đá đó không đổi nên khi thả 40g nước đá vào bình 3 phải có một phần nước hoá đá là m4.
Vậy khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ bình này cũng là 00C.
Gọi nhiệt dung riêng và nhiệt độ ban đầu của nước và nước đá lần lượt là: C1, t1 và C2, t2 (t2<0)
Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 1 là:
MC1(t1 - 0) = m1C2(0 – t2) + (m1 – m1/) (1) Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 2 là:
(2)
Phương trình cân bằng nhiệt ở bình 3 là: (3) Từ phương trình (1) và (2), ta có:
32
(4) Thay (2) và (4) vào (3) ta được:
Vậy lượng nước đá có trong bình 3 khi cân bằng nhiệt là:
Thay số :
Vậy khối lượng nước đá trong bình 3 là 42g.
Hoạt động 3 :
4. Củng cố
Bài 5 (2.40 - 500BT):
Bài giải
Mực nước dâng thêm chứng tỏ có một phần nước bị đông đặc và nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 00C.
Gọi S là tiết diện ống nghiệm
h là chiều cột nước bị đông đặc
Sau khi đông đặc cột nước có chiều cao h+ h1, nhưng khối lượng vẫn không thay đổi, nghĩa là:
S.h.D1 = S.(h+ h1).D2
h =
Nhiệt lượng của nước toả ra để giảm nhiệt độ đến 00C Q1= C1.S.D1.h2.(t2 - 0)
Nhiệt lượng của phần nước có độ cao h toả ra để đông đặc ở 00C là Q2= .S.D1.h
Nhiệt lượng của nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ t1 đến 00C là: Q3= C2.S.h1.D2(0 - t1)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q1+Q2=Q3
C1SD1h2t2+ SD1h = C2Sh1D2(-t1)
Vậy nhiệt độ ban đầu của nước đá là -10,680C
Hoạt động 4:
33
5. Hướng dẫn về nhà
- Giải lại các bài tập vừa học trên lớp.
- Vận dụng phương pháp vừa học giải các bài tập 2.44 ; 2.55 (500-BT)