Các bài tập cơ bản phần nhiệt học và phương pháp giải: phần nhiệt học

CÁC BÀI TẬP CƠ BẢN PHẦN NHIỆT HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI: PHẦN NHIỆT HỌC 1. Nội năng sự truyền nhiệt 1.1. Một quả cầu bằng đồng khối lượng 1kg, được nung nóng đến nhiệt độ 1000C và một quả cầu nhôm khối lượng 0,5 kg, được nung nóng đến 500C. Rồi thả vào một nhiệt lượng kế bằng sắt khối lượng 1kg, đựng 2kg nước ở 400C. Tính nhiệt độ cuối cùng của hệ khi cân bằng. 1.2. Có n chất lỏng không tác dụng hóa học với nhau ,khối lượng lần lượt là:m1,m2,m3...mn.ở nhiệt độ ban đầu t1,t2,....tn.Nhiệt dung riêng lần lượt là:c1,c2....cn.Đem trộn n chất lỏng trên với nhau.Tính nhiệt độ của hệ khi có cân bằng nhiệt xảy ra.( bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường). 1.3. Một cái nồi nhôm chứa nước ở t1=240C.Cả nồi và nước có khối lượng là 3 kg ,người ta đổ thêm vào đó 1 lít nước sôi thì nhiệt độ của hệ khi cân bằng là 450C. Hỏi phải đổ thêm bao nhiêu nước sôi nữa thì nhiệt độ của nước trong nồi là 600C.(bỏ qua sự mất nhiệt cho môi trường). 1.4. Một miếng đồng có nhiệt độ ban đầu là 00C,tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng đồng để thể tích của nó tăng thêm 1cm3 biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 10C thì thể tích của miếng đồng tăng thêm 5.10--5 lần thể tích ban đầu của nó. lấy KLR và NDR của đồng là : D0=8900kg/m3, C= 400j/kg độ. 1.5. Để sử lí hạt giống ,một đội sản xuất dùng chảo gang có khối lượng 20kg,để đun sôi 120lít nước ở 250C. Hiệu suất của bếp là 25%.Hãy tính xem muốn đun sôi 30 chảo nước như thế thì phải dự trù một lượng than bùn tối thiểu là bao nhiêu ? Biết q=1,4.107j/kg; c1=460j/kg.K; C2=4200j/kgđộ. 1.6. Đun một ấm nước bằng bếp dầu hiệu suất 50%, mỗi phút đốt cháy hết 60/44 gam dầu. Sự tỏa nhiệt của ấm ra không khí như sau: Nếu thử tắt bếp 1 phút thì nhiệt độ của nước giảm bớt 0,50C. ấm có khối lượng m1=100g, NDR là C1=6000J/kg độ, Nước có m2=500g, C2= 4200j/kgđộ, t1=200C a. Tìm thời gian để đun sôi nước. b. Tính khối lượng dầu hỏa cần dùng. 1.7.Người ta trộn hai chất lỏng có NDR, khối lượng ,nhiệt độ ban đầu lần lượt là:m1,C1,t1;; m2,C2,t2. Tính tỉ số khối lượng của 2 chất lỏng trong các trường hợp sau: a. Độ biến thiên nhiệt độ của chất lỏng thứ 2 gấp đôi độ biến thiên nhiệt độ của chất lỏng thứ 1sau khi có cân bằng nhiệt xảy ra b. Hiệu nhiệt độ ban đầu của 2 chất lỏng so với hiệu giữa nhiệt độ cân bằng và nhiệt độ đầu của chất lỏng thu nhiệt bằng tỉ số 1.8/. Dùng một bếp dầu đun 1 lít nước đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 300g,thì sau 10 phút nước sôi .Nếu dùng bếp và ấm trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì bao lâu nước sôi. Biết nhiệt do bếp cung cấp đều đặn,NDR của nước và nhôm lần lượt là: C=1=4200j/kgđộ, c2=880j/kgđộ. 1.9/. Có2 bình, mỗi bình đựng một chất lỏng nào đó. Một học sinh múc từng ca chất lỏng ở bình 2 trút vào bình 1 và ghi lại nhiệt độ ở bình 1 sau mỗi lần trút: 200C,350C,bỏ xót, 500C. Tính nhiệt độ cân bằng ở lần bỏ xót và nhiệt độ của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2. Coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 2 là như nhau, bỏ qua sự mất nhiệt cho môi trường. ( bài tập tương tự :69*, 70*, 72* /S121/lớp 8) II.Sự chuyển thể của các chất III.Một số bài tập về đồ thị IV.Sự chuyển hóa năng lượng trong quá trình cơ và nhiệt 4.1/. Một ô tô có công suất P= 15000kw. Tính công của máy sinh ra trong 1h. Biết H=25%. Hãy tính lượng xăng tiêu thụ trong một giờ để sinh ra công đó. Biết q=46.106j /kg. 4.2/. Một ô tô chạy100 km với lực kéo không đổi là 700N, thì tiêu thụ hết 5lít xăng. Tính hiệu suất của động cơ đó Biết KLR và NXTN của xăng là: D=700kg/m3, q=46.106j/kg. 4.3/. Với 2 lít xăng , một xe máy có công suất 1,4kw chuyển động với vận tốc 36km/h, thì sẽ đi được quãng đường dài bao nhiêu? Biết hiệu suất của động cơ là H=30%.( Biết KLR và NXTN của xăng là: D=700kg/m3, q=46.106j/kg.) 4.4*/ Một vật có KLR là D=0,4g/cm3. hỏi vật phải đựơc thả từ độ cao bằng bao nhiêu mét so với mặt nước để vật đi sâu vào nước 18cm? Bỏ qua lực cản của không khí và của nước khi vật chđộng. 4.5*/. Một quả bóng có khối lượng 0,8kg, rơi không vận tốc ban đầu từ độ cao h= 2m xuống nền nhà cứng. Khi chạm sàn nhà quả bóng nảy lên , vận tốc của quả bóng khi rời khỏi sàn là 2m/s . a. tính phần cơ năng của quả bóng đã chuyển hóa thành nhiệt năng. b. Tính độ cao lớn nhất mà quả bóng có thể nảy lên được. V.Một số bài tập thực hành 5.1/. Trình bày phương án xác định nhiệt dung qk của một nhiệt lượng kế và nhiệt dung riêng Ck của chất làm nhiệt kế đó .Dụng cụ: NLK, NK, nước( đã biết Cn ),bình đun bếp điện ,cân và bộ quả cân. 5.2/. Nêu phương án xác định NDR của một chất rắn với các dụng cụ sau: Nước(đã biết Cn),NLK ( đã biết Ck), nhiệt kế, cân và bộ quả cân, bình đun , bếp điện.,dây buộc. ( mở rộng: xét trường hợp Ck chưa biết) 5.3 Hãy nêu cách xác định NNC của nước đá bằngcác dụng cụ sau: NLK(đã biết Ck) ,NK, cân và bộ quả cân, nước (đã biết Cn) nước đá đang tan ở 00C. 5.4 Trình bày phương pháp xác định nhiệt nóng chảy của muối ăn với các dụng cụ sau:cân, NK,NLK, bình chứa nước, muối ăn. 5.5 Lập phương án xác định NHH của nước với các dụng cụ sau: nước (đã biết Cn),bếp điện, NK, đồng hồ, cân và bộ quả cân. 5.6* Nêu phương án xác định NDR của một chất lỏng X bằng các dụng cụ Sau: nước( đã biết Cn)NLK(đã biết Ck), NK,cân và bộ quả cân,bình đun; bếp điện, chất X. (giải lại bài toán khi chưa biét Ck)**. VI.Một số bài tập định tính Sự truyền nhiệt: 6.1 Tại sao về mùa đông mặc nhièu áo mỏng lại ấm hơn một áo dày( dày bằng bấy nhiêu áo mỏng) 6.2 Tại sao về mùa đông khi đặt tay lên các vật bằng đồng ta có cảm giác lạnh hơn khi đặt tay lên các vật bằng gỗ ? Có phải do nhiệt độ của đồng thấp hơn của gỗ không? 6.3. a.Tại sao về mùa đông mặc áo bông ta lại thấy ấm? b.Tại sao về mùa hè ở nhiều sứ nóng người ta thường mặc áo dài hoặc quấn quanh nguời những tấm vải lớn. Còn ở nước ta lại thường mặc quần áo ngắn? 6.4 Tại sao trong cái ấm điện dây đun được đặt gần sát đáy ấm,còn trong tủ lạnh thông thường ngăn làm đá lại được đặt ở trên cùng? 6.5 Tại sao về mùa hè mặc áo trắng ta cảm thấy mát hơn áo có màu sẫm? 6.6. Thành phía ngoài xi lanh của các động cơ nổ có gắn thêm các cánh bằng kim loại để làm gì? 6.7. Vào lúc thời tiết lạnh lẽo ,có nhiều động vật khi ngủ đã cuộn tròn mình lại .Tại sao? 6.8. Dùng sợi tóc quấn chặt vào ống nhôm nhỏ hay cái nắp bút bằng kim loại.Rồi lấy một que diêm đốt. Sợi tóc không cháy. Giải thích tại sao? Nếu quấn sợi tóc lên gỗ rồi làm lại như trên thì sợi tóc lại cháy.Tại sao? 6.9.a. Tại sao về mùa hè ban ngày thường có gió thổi từ biển vào lục địa,còn ban đêm lại thường có gió thổi từ lục địa ra biển? b. Tại sao về mùa hè ở nước ta thường có gió đông nam, còn mùa đông lại thường có gió mùa đông bắc. 6.10. Về mùa hè nằm cạnh cửa sổ đã đóng kín và không có khe hở nào, ta vẫn cảm thấy có gió thổi từ cửa sổ vào cơ thể .Tại sao? 6.11.Tại sao khí hậu ở vùng ven biển lại điều hòa hơn những vùng ở sâu trong lục địa? 6.12 a. Nước đá có tan được không , nếu đặt nó ở buồng ổn nhiệt có nhiệt độ 00C? b. Nước có đông đặc được không nếu ta đặt nó trong buồng ổn nhiệt có nhiệt dộ 00C? 6.13 Sắt hoặc thép đều có NDR lớn hơn của đồng nhiều.Tại sao người ta làm mỏ hàn bằng đồng mà lại không làm bằng thiếc? 6.14 Tại sao về mùa hè nóng nực,khi tắm dưới sông hồ lên ta lại cảm thấy lạnh ? nhất là khi có gió thổi? 6.15. Bỏ một ít nước vào một cái cốc bằng giấy, rồi dùng đèn cồn để đun nước trong cốc. Người ta thấy nước trong cốc sôi nhưng cốc giấy không bị cháy. giải thích tại sao? Nếu nước trong cốc đã bay hơi hết thì cốc có bị cháy không? Tại sao? 6.16. Tại sao khi than trong bếp lò đã cháy ta không cần quạt mà than vẫn cháy tiếp cho đến hết? Tại sao trong các nhà máy lại thường có ống khói? 6.17. Tại sao máy điều hòa nhiệt độ thường đặt gần trần nhà mà không đặt gần sàn nhà? Sự chuyển thể của các chất ( nóng chảy, đông đặc, bay hơi, ngưng tụ..) 6.18 Khi nước sôi ta thấy hơi nước tỏa ra từ vòi ấm . ta nhìn thấy hơi nước ở gàn sát miệng ấm hay ở xa? Tại sao? 6.19 Tại sao trên núi cao ta không thể luộc chín trứng được? 6.20 Tại sao khi bị sét đánh cây cối lại bị tách làm nhiều phần? 6.21 Tại sao ở người vào những ngày đông tóc ,lông mi và râu lại có những hạt băng đọng ? 6.22* Tại sao ở xứ lạnh,vào những lúc có sương mù rơi người ta lại thấy thời tiết ấm lên ? 6.23* Giải thích sự tạo thành những giót sương đọng trên lá cây vào ban đêm ? 6.24. Bỏ một cục nước đá vào một cái cốc khô, sau một thời gian ta thấy ở mặt ngoài của cốc xuất hiện những giọt nước nhỏ . Giải thích tại sao? Sự nở vì nhiệt-Sự dẫn nhiệt 6.25 Tại sao khi đặt đường ray xe lửa người ta không đặt các thanh ray sát khít nhau mà phải để một khe hở nhỏ giữa chúng? 6.26 Tại sao trong kết cấu bê tông, người ta chỉ dùng thép mà không dùng các kim loại khác như đồng chẳng hạn? 6.27 Khi nhúng một nhiệt kế vào một cốc nước nóng, ta thấy thoạt tiên mực thủy ngân trong ống quản tụt xuống rồi sau đó mới dâng lên.Tại sao? 6.28 Tại sao khi rót nước sôi đột ngột thì cốc thủy tinh có thành dày lại dễ nứt hơn cốc thủy tinh có thành mỏng?Muốn cốc không bị vỡ thì khi rót nước sôi ta cần làm thế nào? 6. 29.Nắp sắt của một lọ mực khó mở,nếu hơ nóng nắp lên lại có thể mở được dễ dàng. Tại sao? Sự chuyển hóa năng lượng trong các quá trình cơ và nhiệt 6.30 .Ô tô đang chạy nhanh nếu người lái xe phanh gấp ta thấy trên đường in một vệt rất rõ đồng thời ngửi thấy mùi khét .Tại sao? 6.31*Một chai thủy tinh được đậy kín bằng một nút cao su nối với một bơm tay. Khi bơm không khí vào chai ,ta thấy tới một lúc nào đó nút cao su bật ra đồng thời trong chai xuất hiện sương mù do nghững giọt sương nhỏ tạo thành. Hãy giải thích tại sao? Một số bài tập bổ sung lần 2 sự nở vì nhiệt 10.1.Trong hình 7.1, các bình đặt rên mặt bàn, chứa nước ở 4 0C, và có mực nước ngang nhau. Khi đốt nóng các bình ấy thì áp suất của nước lên đáy mỗi bình thay đổi như thế nào?bỏ qua sự nở của các bình. 10.2.Xem bài 65/S200CL. Đồ thị 11.1. giải bài toán sau đay bằng đồ thị: Thả m1=0,5 kg đồng vào m2= 0,2 kg nước ở 200C. Các định nhiệt độ khicó cân bằng nhiệt, Cho nhiệt dung riêng của đồng, nước lầnlượt là: C1=400j/kgđộ, C2=4200j/kgđộ. 11.2. giải bài toán sau đây bằng đồ thị: Thả 100 g nước đá ở -100C và 500g nước ở410C. Xác định nhiệt độ của hỗn hợp sau khi có cân bằng nhiệt. (bỏ qua sự mất nhiệt). Biết nhiệt dung riêng của nước đá là 2,1. 103 j/kgđộ và nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,36. 105j/kg. 11.3.Một bình cách nhiệt có dây đốt nóng bên trong, chứa 2kg nước đá và 2 kg một chất đễ nóng chảy và không hòa tan trong nước. Nhiệt độ ban đầu của cả bình là -400C, Dây đốt nóng bắt đầu hoạt động( công suất tỏa nhiệt của dây không đổi). Nhiệt độ trong bình biến thiên theo thời gian như ở đồ thị hình-3.5 Nhiệt dung riêng của nước đá Cđ=2000j/kgđộ, của chất rắn X là C1 =1000j/kgđộ. Hãy xác định nhiệt nóng chảy của chất rắn X và nhiệt dung riêng của chất lỏng X . liên hệ giữa 0C, 0F và 0K. 12.1.thang nhiệt độ Celsi, kíhiệu 0C,lấy nhiệt độ nước đá đang tan ở 0C và hơi nước đang sôi ở 1000C.một nhiệt kế lấy thang nhiệt độ Farenheit,kí hiệu 0F lấy nhiệt độ nước đá đang tan là 320F, và nhiệt độ hơi nước đang sôi là 2120F. Thang nhiệt độ Kenvin, kí hiệu 0K lấy nhiệt độ nước đá đang tanlà 2730K, nhiệt độ hơi nước đang sôi là 3730K.So sánh giá trị của một độ chia trên 3 thang đo trên 12.2.Hai nhiệt kế giống hệt nhau về kích thước, một nhiệt kế có thang nhiệt độ Celsi, kíhiệu 0C,lấy nhiệt độ nước đá đang tan ở 0C và hơi nước đang sôi ở 1000C.một nhiệt kế lấy thang nhiệt độ Farenheit,kí hiệu 0F lấy nhiệt độ nước đá đang tan là 320F, và nhiệt độ hơi nước đang sôi là 2120F. a. Số đo nhiệt độ của 2 thang đo trên có cùng giá trị ở nhiệt độ nào. b. Nhiệt dung riêng của nước ứng với thang nhiệt độ Celsi là 4200j/kg độ có giá trị là bao nhiêu trong thangnhiệt độ Farenheit?. Sự chuyển thể của các chất 13.1.Người ta cần rót nitơ lỏng ở nhiệt độ sôi của nó t1=-1960C vào một bình hình chữ nhật có chiều dài a=24cm, rộng b=20cm, đựng nước ở t2=250C. Sau khi nitơ bốc hơi, nước lạnh tới 00Cvà bị phủ một màng mỏng nước đá ở cùng nhiệt độ. Xác định bề dày h của màng nước đá. Xem rằng nitơ đã bốc hơi ở bề mặt nước đá và lấy đi của nước một nữa nhiệt lượng cần thiết. Biết thể tích nước trong bình ban đầu là V=1l, khối lượng nitơ m1=0,8 kg, NDR của nước và hơi nitơ làC=1050j/kg.k, C2=4200j/kg.k, NHH của nitơ lỏng L=0,2.106j/kg, KLR của nước đá D3 =900kg/m3, của nước D2=100kg/m3, NNC của nước đá l=335kj/kg. 13.2. Một bình cổ cong đựng đầy nước ở 00C. người ta làm đông đặc nước trong bình bằng cách hút hết không khí và hơi nước trong bình ra. Hỏi khối lượng nước bị bay hơi bằng bao nhiêu % lượng nước trong bình lúc đầu. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, l=3,3.105j/kg, L=24,8. 105j/kg. 13.3 Nước trong một ống chia độ đước làm đông đặc thành nước đá ở 00C.Người ta nhúng ống này vào chất lỏng có khối lượng m=50g, ở nhiệt độ 150C. Khi hệ thống cân bằng nhiệt,người ta thấy thể tích trong ống giảm mất 0,42 cm3. Tìm NDR của chất lỏng nói trên. Biết KLR của nước đá là D0=900kg/m3. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. 13.4. Một bình đựng hỗn hợp nước và nước đá ở 00C. Người ta cung cấp cho hỗn hợp một nhiệt lượng đủ để giữ cho nhiệt độ hỗn hợp không thay đổi, cón thể tích của hỗn hợp giảm một lượng v. Gọi KLR của nước ở 00C là Dn, của nước đá Dđ, NNC của nước đá là l. Tính. a. Khối lượng m của phần nước đá đã tan thành nước. b. Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho hỗn hợp. c. Người ta muốn đưa hỗn hợp nước và nước đá trở về trạng thái ban đầu bằng cách đổ vào hỗn hợp này một chất lỏng có nhiệt độ t0C và không tan trong nước. Hỏi khối lượng chất lỏng cần dùng. . biết NDR của nó là C.(bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường) 13.5. Nhiệt nóng chảy của một chất sẽ thay đổi bao nhiêu khi ta hạ nhiệt độ nóng chảy của nó xuống t0C. biết nhiệt dung riêng của chất đó ở thể lỏng và thể rắn là C1 và C2. giải: giả sử bình thường, nhiệt độ N/c của chất là T1 với NNC là l1 ; vì một ĐK nào đó NĐNC của chất đó hạ xuống đến T2 với NNC là l2.xem rằng không cần thực hiện công của ngoại lựcđể duy trì NĐNC mới thì theo định luật bảo toàn năng lượng ta có : Tổng nhiệt lượng làm cho chất lỏng đó nóng chảy ở T2 và đưa chất lỏng đến nhiệt độ T1 phải bằng tổng nhiệt lượng đưa chất ở thể rắn từ nhiệt độ T2 lên đến nhiệt độ T1 và làm nóng chảy nó ở T1, nghĩa là: m l2+ m C1 T =mC2T+ m l1 13.6 Một bình hình trụ tiết diện s; chiều cao h; đựng đầy nước đá ở 00C , được làm đông đặc từ nước đá trong bình. Hỏi khi 70% nước đá trong bình tan thành nước, thì chiều cao cột nước trong bình là bao nhiêu? ( gợi ý:thể tích nước đá trong bình ? là V=Sh ®thể tích nước đá bị tan; V1=70% Sh. Gọi chiều cao cột nước tạo thành là h1 ® h1S Dn = 70% hS Dđ ® h1 =70% hDđ/Dn Þ thể tích nước đá còn lại là:V2 =30% hS; phần nước đá này nổi trên mạt nước trong bình làm mực nước dâng thêm là h.Khi cục nước đá còn lại cân bằng ®h.S.Dn=30% hSDđ ® h =30%Dđh/Dn.Þ chiều cao cột nước trong bình là H=h+ h =..=9/10h ) 13.7* Một bình hình trụ tiết diện S, chiều cao h, đựng đầy nước đá ở 00C, biết nước đá gồm những viên nhỏ, xen giữa chúng là không khí, tỉ lệ thể tích giữa nước đá và không khí là 80%. Hỏi khi nước đá trong bình tan 50% khối lượng ban đầu của nó thì mực nước trong bình là bao nhiêu? ( gợi ý: giải tương tự bài 2.3) 13.8.Người ta bỏ một cục sắt có khối lượng m1=100g có nhiệt độ t1=5270C vào một bình chứa m2=1kg nước ở t2=200C. hỏi có bao nhiêu kg nước đã kịp hóa hơi ở 1000C. biết nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là t=240C. nhiệt dung riêng của sắt C1460j/kgđộ, nhiệt hóa hơi của nước ở 1000Cl là l= 2,3.106j/kg. 13.9 Trong một cục nước đá lớn ở 00C có một cái hốc thể tích v=160 cm3. người ta rót vào hốc đó m=60g nước ở 750C. Hỏi khi nước nguội hẳn thì thể tích hốc rỗng còn lại bao nhiêu. (2.58/NC8). 9.10. Ê te là một chất lỏng rất dễ bay hơi ngay cả khi nhiệt độ thấp hơn 00C. Một ống nghiệm bằng thủy tinh mỏng chứa m=100g nước ở t1=200C được thả vào một bình cách nhiệt chưa M=50g ête ở nhiệt độ t=100C. Khi ê te bay hơi hết thì nhiệt độ của nước( còn lại) là bao nhiêu?. có những gì trong ống nghiệm? Biết NDR của ête lỏng và hơi đều là C=2100j/kgđộ, NHHcủa nó là L=3,78. 105j/kg. Hãy giải bài toán trong trường hợp ê te bằng 100g. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trườngvà ống nghiệm.( 2.59/NC8) 13.11. Trong một bình có một lượng nước nào đó ở 00C. bằng cách hút không khí ra khỏi bình, người ta làm cho nước trong đó đóng băng. a. Hãy giait thích hiện tựơng. b. Hỏi có bao nhiêu % nước bị bay hơi, bình được cách nhiệt hoàn toàn. NHH của nứơc ở 00C là L=2,48. 105j/kg, NNC của nước đá l= 3.3.105j/kg. c. Cũng hỏi như câu b. Cho rằng 1/2 nhiệt lượng cần thiết để nước đá hóa hơi được lấy từ môi trường. 13.12. Một nhiệt lượng bằng bao nhiêu tỏa ra khi làm đông đặc 1 g nước đã được làm cóng đến -100C. 13.13. Đổ và nhiệt lượng kế một lượng kế một lượng nước có khối lượng 0,5kg ở 200C, rồi thả vào nước một miếng nước đá có khối lượng 2kg ở nhiệt độ -400C. Xác định nhiệt độ và thể tích Vcủa hỗn hợp trong nhiẹt lượng kế sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và môi trường bên ngoài. ( NDR và KLR ....của các chất như SGK) Sự truyền nhiệt. 14.1. Ba khối đồng hình lập phương A,B,C giồng nhau,Các khối A và B có nhiệt độ 00C, khối C có nhiệt độ 2000C. Bằng cách cho các khối tiếp xúc với nhau, thì liệu có thể làm cho nhiệt độ của hai khối Avà B cao hơn nhiệt độ của khối C được không.(bài 2.54/NC8). 14.2.Người ta bỏ ma (kg) kim loại A ở nhiệt độ ta và mb(kg) kim loại B ở nhiệt độ tb vào một bình nhiệt lượng kế có vỏ trong bằng đồng thau và đang chứa nước ở nhiệt độ t0. Nhiệt độ cuối cùng của hổn hợp khi có sự cân bằng nhiệt là tcb. Biết nhiệt dung riêng của đồng và nước là Cđ, và Cn, nhiệt dung riêng của kim loại A và B là Ca và Cb. Khối lượng tổng cộng của cả đồng và nước là M. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường ngoài. Tính a. Khối lượng của đồng và nước. b. với điều kiện của miếng kim loại A và B như thế nào thì đồng và nước coi như không tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt (ta tb t0)? 14.3** bài 87 121/SNC8) Bảo toàn năng lượng 15.1**.Trong một nhiệt lượng kế hình trụ có diện tích đáy S=30cm2, người ta đổ vào m1= 200cm3 nước ở nhiệt độ t1= 300C và bỏ vào một cục nước đá khối lượng m2= 10g ở nhiệt độ t2= 00C. Hãy xác định sự thay đổi của mực nước khi nước đá đã tan hết so với mức ban đầu lúc trong nhiệt lượng kế đã có cục nước đá. Biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 10C thì thể tích của nước tăng thêm b= 2,6.10_3 lần thể tích ban đầu, nhiệt nóng chảy của nước đá l= 3,34.105j/kg Khối lượng riêng của nước và nước đá D1= 1000kg/m3, D2=900kg/m3.(CC9) 15.2. Một viên bi thủy tinh có thể tích v=0,2 cm3 rơi đều trong nước( hình 9.10) hãy xác định nhiệt lượng tỏa ra khi viên bi dịch chuyển trong nước được h=6cm. Khối lương riêng của thủy tinh là 2,4g/cm3. (B2.56/NC8) Một số bài toán thực hành khác: 5.7 Hãy nêu phương án xác định NDR của một chất lỏng( không phản ứng hóa học với nước và các vật chứa) khi cho các dụng cụ trong từng trường hợp dưới đây: a. Nước (đã biết Cn); nhiệt lượng kế ( đã biết Ck); nhiệt kế ;cân và bộ quả cân; bìh đun; bếp điện. b**. Nước( đã biếtCn);NLK (đã biết Ck); ; nhiệt kế; bình đun; bếp điện; cân ( nhưng không có bộ quả cân); hai cái cốc giống nhau. c. hai nhiệt lượng kế giống nhau; hai nhiệt kế;hai dây may so giống nhau; nguồn điện thích hợp; nước; cân (nhưng không có bộ quả cân; ; một cốc. d**. Cân ( không có bộ quả cân); nhiệt lượng kế;nhiệt kế; nước; cốc; nguồn điện; dây may so; đây điện; ngắt điện; cát; đồng hồ bấm giây (2.39/cc8) 5.8 . a; Xác định NHH của nước với các dụng cụ sau: nước ( biết Cn); bình đun ( biếtC2); bếp điện; cân; bộ quả cân; đồng hồ bấm giây. b. Nếu trong bài trên; không được dùng cân thì có thể làm thế nào để đánh giá gần đúng giá trị của Nhiệt hóa hơi L? (2.41/cc8) 5.9. Hãy tìm phương án xác định khối lượng của một thanh sắt nhỏ với các dụng cụ sau:đèn cồn, bình đun, cốc, bình chia độ, NK,NLK bằng đồng đã biết mđ.( cho NDR của đồng, nước, sắt là Cđ,Cn, Cs) ( Các kiến thức cơ bản này các em cần phải nhớ để làm các bài tập tổng hợp ) BÀI TOÁN1:Tính nhiệt lượng cần thiết để m(kg) chất A thay đổi nhiệt độ từ t1 đến t2. Phương pháp giải: áp dụng công thức: Q = mA CA(t2-t1) Nếu t2> t1. Vật thu năng lượng. áp dụng công thức: Q = mA CA(t1-t2) Nếu t2< t1. Vật toả năng lượng. mA: khối lượng của chất A - đơn vị (kg). CA: Nhiệt dung riêng của chất A - đơn vị J/kg.độ. t1: Nhiệt độ ban đầu của vật A- đơn vị 0C t2: Nhiệt độ lúc sau của vật A- đơn vị 0C Nhận xét bài toán 1: Từ bài toán 1 người ta có thể yêu cầu ta tính : +Nhiệt lượng vật A toả ra hoặc vật A thu vào dựa vào nhiệt độ đầu vầ cuối +Khối lượng của vật A biết CA, Q, t1, t2 +Nhiệt dung riêng của chất A(xác định chất A) biết Q, mA, t1, t2. Nếu thay chất A bằng hai hay nhiều chất (hệ chất) ta có bài toán thứ hai ví dụ như sau: BÀI TOÁN 2: Tính nhiệt lượng cần thiết cung cấp để một ấm nhôm có khối lượng m1(kg) đựng m2 (kg) nước thay đổi nhiệt độ từ t1 đến t2. Phương pháp giải: - Do tính chất cân bằng nhiệt độ: t1 nhôm = t1 nước và t2 nước = t2 nhôm Xác định nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của nhôm: Q1 = m1C1( t2 – t1) Xác định nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của nước Q2 = m2C2( t2 – t1). Nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của ấm nhôm đựng nước là: Q = Q1 + Q2 =( t2 – t1)( m1C1+ m2C2) Nhận xét bài toán 2: - Cũng giống với bài toán 1 người ta có thể yêu cầu ta tính: Nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ vật trên tăng từ t1 đến t2. Nhiệt lượng toả ra của hệ vật trên giảm t1 xuống t2. Tìm khối lượng, nhiệt dung riêng, độ tăng nhiệt độ của hệ chất. Nếu hệ chất có từ 3 chất trở lên thì phương pháp giải hoàn toàn tương tự. BÀI TOÁN 3: Xác định khối lượng, nhiệt dung riêng, độ tăng nhiệt độ của một vật( toả hay thu nhiệt) từ sự cân bằng nhiệt. Nhận xét: khi để hai vật nóng và lạnh gần nhau, thông thường vật nóng sẽ nguội đi và vật lạnh sẽ nóng lên. Điều này có nghĩa là đã có một phần nhiệt lượng nào đó truyền từ vật nóng sang vật lạnh cho đến khi nhiệt độ của hai vật cân bằng: Ta có: Qtoả = Qthu. Từ nhận xét trên ta có phương pháp giải sau đối với các vật không có sự chuyển thể: Xác định rõ ràng vật nào toả nhiệt, vật nào thu nhiệt( vật nào nóng hơn, vật đó toả nhiệt, vật nào lạnh hơn vật đó sẽ thu nhiệt) Viết phương trình nhiệt lượng( toả ra hay thu vào) của mỗi vật Giả sử nhiệt độ của hai vật cân bằng là t’ và t1< t’< t2 Q1 = m1C1( t’ – t1) Q2 = m2C2( t2 – t’). áp dụng phương trình cân bằng nhiệt Q1 = Q2 Giải phương trình, tính toán suy ra các đại lượng cần tìm. - Nếu có sự chuyển thể của các chất thì ta phải tính thêm nhiệt lượng cần cung cấp hoặc toả ra vào Qthu hoặc Qtoả rồi cũng áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để tìm các đại lượng còn lại. - lưu ý trong từng quá trình toả nhiệt hay thu nhiệt có thể trải qua nhiều giai đoạn. BÀI TOÁN 4: Đun nóng m(kg) một chât A từ nhiệt độ t1-> t2 bằng một loại nhiên liệu(dầu, ga, củi.). Xác định khối lượng nhiên liệu cần đốt cháy. - Nhiêt lượng toả ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu (đốt cháy hoàn toàn) gọi là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu ấy kí hiệu là q. - Nếu đố cháy m(kg) nhiên liêu ấy thì năng suất toả nhiệt lúc này sẽ là: Q= q. m -Năng suất toả nhiệt của một số chất: Củi khô: 10.106J/kg. Dầu hoả: 44.106J/kg. Than gỗ: 30.106J/kg. Xăng : 46.106J/kg. Than đá : 34.106J/kg. Hydrô: 140.106J/kg Phương pháp giải: -Xác định nhiệt lượng cần thiết để đun nóng chất A từ nhiệt độ t1 đến t2 Q1 = mC1( t2 – t1) (J). -Trường hợp lí tưởng: Q = Q1 =>khối lượng nhiên liệu cần đốt cháy : M =Q1/ q. -Trường hợp có hao phí: + Nhiệt lượng cần đốt chaý là: Q= m.H.(Với H là hiệu suất toả nhiệt) + áp dụng Q = Q1 => khối lượng cần đốt cháy là: m =Q1/ H.q Bài tập áp dụng: Bài 1: để đun sôi 50 lít nước từ 200C bằng bếp than. Biết hiệu suất của bếp là 85%.Xác định lượng than củi cần thiết để đun lượng nước trên. Cho năng suất toả nhiệt của than củi là q=30.106/kg. Bài 2: Đun 45 lít nước từ 200C đến điểm sôi. xác định hiệu suất của bếp dầu. Biết rằng khi đun lượng nước nói trên, phảI tốn 0,5kg dầu hoả. Bài 3:Dùng một bếp dầu để đun sôI một ấm nước bằng nhôm khối lượng 500g chứa 5l nước ở nhiệt độ 200C. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôI ấm nước trên. Bếp có hiệu suất 80%. Tính thể tích dầu cần thiết.Cho khối lượng riêng của dầu D =800kg/m3 BÀI TOÁN 5: Xác định nhiệt lượng cần thiết để một vật(chất) chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng sang hơi hoặc từ lỏng sang hơi -Phương pháp giải: -Xác lập một sơ đồ hấp thụ nhiệt: Chất (A) t1 ---Q1--->(A) tnc--- Q2--->(A)nc—Q3---->Asôi—Q4---->(A)hơi - Bài toán có thể xem như có 4 quá trình hấp thụ nhiệt: + Chuyển từ nhiệt độ t1 sang nhiệt độ nóng chảy: Q1 = mC1( tnc– t1) + Chuyển từ nhiệt độ nóng chảy sang nóng chảy hoàn toàn: Q2 = m1. + Chuyển từ nhiệt độ nóng chảy hoàn toàn đến nhiệt độ sôi: Q3 = mC2( tsôi– tnc) + Chuyển từ nhiệt độ sôi sang bốc hơi hoàn toàn; Q4 = m.L Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho cả quá trình là tổng của 4 nhiệt lượng trên Q= Q1+ Q2 +Q3 + Q4 Lưu ý: Nhiệt dung riêng của một số chất thường dùng