Bài giảng Vật lí Lớp 8 - Tiết 28: Bài tập về phương trình cân bằng nhiệt

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 8 - Tiết 28: Bài tập về phương trình cân bằng nhiệt

1. Tiết 28- BÀI TẬP VỀ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT *ÔN TẬP Nếu chỉ có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì: Q toả ra Q thu vào Q toả ra = m .C . t Q thu vào = m .C . t Trong đó : t = t- t2 Trong đó : t = t1- t với t2là nhiệt độ đầu với t1là nhiệt độ đầu t là nhiệt độ cuối Em hãy tnhắc là nhiệt lại công độ cuốithức Nhiệt lượng do vật toả ra tính nhiệt lượng mà vật thu cũng tính bằng công thức: vào ?
2. Nêu các bước giải bài toán B1: Xác định vật toả nhiệt, vật thu nhiệt. B2: Viết biểu thức tính nhiệt lượng toả ra của vật toả nhiệt. B3: Viết biểu thức tính nhiệt lượng thu vào của vật thu nhiệt. B4: áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để suy ra đại lượng cần tìm.
3. Bài 1 Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100oC vào một cốc nước ở 20oC. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25oC. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau. Giải Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra khi nhiệt độ hạ từ 100oC o Tóm tắt : xuống 25 C là : m = 0,15 Kg 1 Q1 = m1.C1.( t1 – t ) = 0,15. 880( 100 - 25 ) = 9900 (J) C1 = 880 J/Kg.K N. lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20oC lên 25oC là : o t1 = 100 C t = 25oC Q2 = m2.C2.( t – t2 ) = m2. 4200( 25 – 20) Nhiệt lượng quả cầu tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào C2 = 4200 J/Kg.K o Q = Q t2 = 20 C 2 1 => m2. 4200( 25 – 20) = 9900 (J) t = 25oC 9900 => m = = 0,47Kg 2 4200(25 − 20) m2 = ? Kg
4. BT2. Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt : Tóm tắt: lượngBT2 kế chứa 500g nước ở nhiệt độNhiệt130 Clượngmột miếngmiếngkim kimloại loạicó tỏakhối ra:lượng Theo phương trình cân bằng nhiệt: 0 0 400Kimg loại(toả)được nung Nướcnóng (thu)tới 100 C. NhiệtQ =độ mkhiC có( t cân– t bằng) = 0,4.Cnhiệt .(là 10020 C –. Tính20 ) nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua1nhiệt1lượng1 2 làm1 nóng nhiệt1 lượng kế và m1= 400g m2 =500g không= 0,4kgkhí. Lấy nhiệt =0,5kgdung riêng củaNhiệtnước lượnglà 4190 nướcJ/kg. Kthu vào: 0 0 t1 = 100 C t’1 = 13 C 0 0 Q2 = m2.C2. ∆ t’= m2.c2(t2-t’1 ) t2 = 20 C t’2 = 20 C c =4190 J/kg.K 2 = 0,5 . 4190 . ( 20 – 13 ) = 14665 (J ) Theo phương trình cân bằng nhiệt: c1 = ? Tên của kim loại? Q2 = Q1 hay 0,4.C1.80 = 14665(J) C1 = 14665 : 32 = 458,281 C1 460 J/ kg K Kim loại đó là Thép
5. BT3. Người ta thả một miếng Giải đồng khối lượng 0,5Kg vào 500g nước. Miếng đồng Nhiệt lượng mà miếng đồng tỏa ra: nguội đi từ 80oC xuống 20oC. Q1 = m1C1( t1 – t ) Hỏi nước nhận được một nhiệt = 0,5.380.( 80 – 20 ) = 11400 J lượng bằng bao nhiêu và nóng Nhiệt lượng mà nước thu vào: lên thêm bao nhiêu độ ? Q2 = m2.C2. ∆ t2= 0,5.4200. ∆ t2 Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có: Tóm tắt : Q1= Q2 m1 = 0,5Kg Hay 11400 = 0,5.4200. ∆ t2 o C1 = 380J/Kg.K ∆t2 = 5,43 C o t1 = 80 C ĐS : Q2 = 11400 J và nước nóng t = 20oC thêm 5,43oC m2 = 500g =0,5Kg Q2 = ? J o ∆ t2 = ? C
6. BT4 Giải Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của Nhiệt lượng mà 2 Kg nước sôi tỏa ra : hỗn hợp nước đang sôi đổ vào nước ở Q1 = m1.C.( t1 - t2 ) nhiệt độ phòng, theo tỷ lệ 2 sôi,3 lạnh . =2.C.(100 – t ) Nhiệt lượng mà 3 Kg nước ở nhiệt độ phòng thu vào : Q2 = m2.C.( t – 30 ) Tóm tắt câu a: = 3.C. ( t – 30 ) C = 4200J/Kg.K Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có : Q = Q m = 2Kg 1 2 1 2.C.( 100 – t ) = 3.C.( t – 30 ) m = 3Kg 2 200 – 2t = 3t – 90 o t1 = 100 C 200 + 90 = 3t + 2t o t2 = nhiệt độ phòng (35 C) 290 = 5t ĐS : t = 58oC t = ? oC
7. HƯỚNG DẪN ĐỌC THÊM •ĐỘNG CƠ NHIỆT
8. Củng cố : 2. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào. •Phương trình cân bằng nhiệt được viết như thế nào ? Qtỏa = Qthu •Hãy nêu cách giải bài tập dùng phương trình cân bằng nhiệt. Bước 1: Phân tích đề tìm ra hướng giải _ Tìm xem có bao nhiêu vật trao đổi nhiệt với nhau, vật nào thu nhiệt, vật nào toả nhiệt? _ Nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối của từng vật là bao nhiêu? _ Nhiệt độ khi cân bằng là bao nhiêu? ( nhiệt độ hỗn hợp t) Bước 2: Tóm tắt đề: bằng kí hiệu và đổi đơn vị cho phù hợp Bước 3: Giải theo dữ kiện đã tóm tắt Bước 4: Kiểm tra kết quả và ghi đáp số
9. CHUẨN BỊ BÀI SAU •ÔN TOÀN BỘ LÍ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ĐÃ HỌC Ở KÌ 2.
10. DÀNH CHO ĐỘI TUYỂN * Đối với bài toán có nhiều vật trao đổi nhiệt với nhau thì phương trình cân bằng nhiệt được viết như thế nào? Tổng nhiệt lượng của các vật toả nhiệt bằng tổng nhiệt lượng của các vật thu nhiệt Qtoả 1 + Qtoả 2 + .Qtoả n = Qthu 1 + Qthu 2 + Qthu n Bài tập vận dụng: Một thau nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước ở nhiệt độ 25oC. Người ta thả vào thau nhôm đồng thời 1 quả cầu bằng sắt có khối lượng 0,3 kg được nung nóng đến nhiệt độ 150oC và 1 quả cầu bằng đồng có khối lượng 0,4kg được nung nóng đến nhiệt độ 250oC. Tính nhiệt độ cuối cùng của hệ thống. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, sắt, đồng, nước lần lượt là: c1= 880J/kg.độ; c2 = 460J/kg.độ; c3 = 380J/kg.độ; c4 = 4200J/kg.độ.