Các dạng bài tập về công thức tính nhiệt lượng năm 2024
|
(Q là nhiệt lượng (J); m là khối lượng của vật (kg); ∆t là độ tăng nhiệt độ (oC và oK); c là nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K)). Show
+ Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1oC. III. Nguyên lí truyền nhiệt và phương trình cân bằng nhiệt1. Nguyên lí truyền nhiệt- Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì: + Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. + Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại. + Nhiệt lượng do vật này thu vào bằng nhiệt lượng do vật kia tỏa ra. 2. Phương trình cân bằng nhiệt+ Phương trình cân bằng nhiệt: Qthu = Qtỏa ⇔ m1.c1.(t – t1) = m2.c2.(t2 – t) Chú thích: t1, t2: nhiệt độ ban đầu của vật thu, tỏa nhiệt lượng (oC hay K). t: nhiệt độ của các vật ngay sau khi có sự cân bằng nhiệt (oC hay K). IV. Phương pháp giải các dạng bài tập thường gặp1. Tính nhiệt lượng thu vào+ Công thức tính nhiệt lượng: , với: • (nhiệt độ sau trừ nhiệt độ đầu) • m (kg): khối lượng của vật; t có thể được tính bằng oC hay K. • c (J/kg.K): nhiệt dung riêng của chất làm vật. 2. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm vật+ Từ công thức tính nhiệt lượng, suy ra: + Bảng “Nhiệt dung riêng của một số chất” TT Chất Nhiệt dung riêng (J/kg.K) 1 Nước 4200 2 Rượu 2500 3 Nước đá 1800 4 Nhôm 880 5 Hơi nước 2000 6 Thủy tinh 840 7 Đất 800 8 Thép 460 9 Đồng 380 10 Chì 130 11 Thủy ngân 140 12 Cơ thể người 3500 3. Xác định độ tăng nhiệt độ ∆t, nhiệt độ đầu t1, nhiệt độ sau t2 của vật+ Từ công thức tính nhiệt lượng, suy ra: + Độ tăng nhiệt độ của vật: , suy ra t1 và t2. (t1: nhiệt độ đầu; t2: nhiệt độ sau của vật) 4. Xác định khối lượng của vậtTừ công thức tính nhiệt lượng, suy ra: - Chú ý: + Khi tính toán cần đổi để nhiệt độ các vật có cùng đơn vị (oC hoặc K); khối lượng các vật có cùng đơn vị (kg). + Từ công thức tính nhiệt lượng ta cũng có thể tính được khối lượng của vật: + Công thức cũng được dùng để tính nhiệt lượng tỏa ra của vật với làm giảm nhiệt độ của vật. 5. Giải thích các hiện tượng liên quan đến sự truyền nhiệt+ Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. + Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại. + Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào. 6. Các bài toán về sự cân bằng nhiệtThực hiện các bước sau: + Xác định vật nào thu vào, vật nào tỏa nhiệt trong quá trình truyền nhiệt. + Viết công thức xác định nhiệt lượng do các vật thu vào Qthu và nhiệt lượng do các vật tỏa ra Qtỏa. + Viết phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa = Qthu + Suy ra các đại lượng cần tìm như: khối lượng của vật; nhiệt dung riêng của vật; độ tăng, giảm nhiệt độ của vật; nhiệt độ đầu, cuối của vật. - Chú ý: + Trường hợp chỉ có hai vật tiếp xúc nhiệt với nhau thì vật có nhiệt độ thấp hơn sẽ thu nhiệt, vật có nhiệt độ cao hơn sẽ tỏa nhiệt. + Khi tính toán cần đổi các đơn vị của các đại lượng sang đơn vị hợp pháp: m (kg); t (oC hay K); c (J/kg.K). + 1 lít nước có khối lượng 1 kg. + Khi tính được nhiệt dung riêng, tra bảng “Nhiệt dung riêng của một số chất” ta có thể xác định được chất cấu tạo nên vật. Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà sự vật nhận thêm được hoặc mất bớt đi ở trong quá trình truyền nhiệt. – Nhiệt lượng mà vật cần thu vào để nóng lên thì phụ thuộc vào: + Khối lượng + Độ tăng nhiệt độ của sự vật + Nhiệt dung riêng của chất tạo nên vật. II – NHIỆT DUNG RIÊNGNhiệt dung riêng của một chất cho ta biết nhiệt lượng cần truyền cho 1kg chất đó để nhiệt độ tăng lên thêm 1°C (1K) – Ký hiệu: c – Đơn vị: J/kg. K III – CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNGCông thức để tính nhiệt lượng thu vào của sự vật: Trong đó: + m: khối lượng (kg) + t2: nhiệt độ cuối (°C) + t1: nhiệt độ đầu (°C) + + c: nhiệt dung riêng của chất tạo nên sự vật (J/kg.K) + Q: nhiệt lượng thu vào của sự vật (J) IV – CHÚ ÝNgoài J, kJ ra thi đơn vị nhiệt lượng còn được tính bởi calo, kcalo 1kcalo = 1000 calo; 1 calo = 4,2J B. GIẢI BÀI TẬP SGK VẬT LÝ 8 BÀI 24: CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNGBài C1 (trang 84 | SGK Vật Lý 8):Trong thí nghiệm cho bên trên, yếu tố nào ở cả 2 cốc vẫn được giữ nguyên giống nhau, yếu tố nào đã được thay đổi? Tại sao phải làm như vậy? Hãy tìm ra con số thích hợp cho những chỗ trống trong hai cột ở cuối bảng. Biết rằng: nhiệt lượng của ngọn lửa đã truyền cho nước còn tỷ lệ với thời gian đun. Lời giải: – Yếu tố ở cả hai cốc vẫn được giữ giống nhau là: Chất (nước) và độ tăng nhiệt độ. Yếu tố đã được thay đổi đó là: Khối lượng. – Làm như vậy để tìm hiểu được ra mối quan hệ giữa khối lượng và nhiệt lượng. – Bảng 24.1 : Bài C2 (trang 84 | SGK Vật Lý 8):Từ thí nghiệm cho bên trên có thể kết luận điều gì về mối quan hệ giữa phần nhiệt lượng sự sự vật cần thu vào để nóng lên với khối lượng của sự vật? Lời giải: Khối lượng càng lớn thì nghĩa rằng nhiệt lượng cần cung cấp cũng càng lớn. Bài C3 (trang 84 | SGK Vật Lý 8):Trong thí nghiệm này cần phải giữ nguyên, không thay đổi những yếu tố nào? Muốn vậy thì phải làm như thế nào? Lời giải: Cần phải giữ cho chất làm sự vật và khối lượng của sự vật giống nhau. Muốn như vậy, hai cốc cần phải cùng đựng một lượng nước bằng nhau. Bài C4 (trang 84 | SGK Vật Lý 8):Trong thí nghiệm (câu hỏi thứ nhất), để tìm ra mối quan hệ giữa nhiệt lượng của sự vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng của nhiệt độ cần phải thay đổi những yếu tố nào? Muốn vậy cần phải làm thế nào? Trong thí nghiệm ở trong hình 24.2, thí nghiệm thực hiện với 2 cốc, mỗi cốc đều đựng 50g nước, chúng được lần lượt đun nóng bởi đèn cồn trong vòng 5 phút, 10 phút. Lời giải: Bài C5 (trang 85 | SGK Vật Lý 8):Từ thí nghiệm đã cho trên, có thể rút ra được kết luận gì về mối quan hệ giữa độ tăng nhiệt độ với nhiệt lượng sự vật thu vào để nóng lên? Lời giải: Nhiệt lượng sự vật thu vào để nóng lên mà càng lớn thì độ tăng nhiệt độ của sự vật cũng càng lớn hơn. Bài C6 (trang 85 | SGK Vật Lý 8):Để kiểm tra sự phụ thuộc của nhiệt lượng mà sự vật cần thu vào để nóng lên với chất tạo ra sự vật người ta thực hiện thí nghiệm như sau: Sử dụng đèn cồn nung nóng chừng 50 gam bột băng phiến với 50 gam nước cùng nóng lên thêm 20°C (hình H.24.3). Kết quả của thí nghiệm được ghi ở trong bảng 24.3. Hãy điền dấu thích hợp (“=”, “>”, “<“, “/”) vào trong ô trống ở cột cuối bảng: Ở trong thí nghiệm này, những yếu tố nào không thay đổi, những yếu tố nào thay đổi? Lời giải: * Ta có: Q1 > Q2 * Trong thí nghiệm này, độ tăng nhiệt độ và khối lượng của sự vật không đổi. Chất làm ra sự vật thay đổi. Bài C7 (trang 85 | SGK Vật Lý 8):Nhiệt lượng sự vật cần thu vào để nóng lên có bị phụ thuộc vào chất tạo ra vật hay không? Lời giải: Nhiệt lượng sự vật cần thu vào để có thể nóng lên có phụ thuộc vào chất để tạo ra vật. Bài C8 (trang 86 | SGK Vật Lý 8):Muốn xác định được nhiệt lượng sự vật đã thu vào cần tra bảng để biết được độ lớn của đại lượng nào và cần đo độ lớn của những đại lượng nào, với những dụng cụ gì? Lời giải: Muốn xác định được nhiệt lượng vật thu vào cần phải tra bảng để biết được độ lớn của nhiệt dung riêng của chất làm ra sự vật và đo độ lớn của khối lượng bằng cái cân, đo độ tăng nhiệt độ bằng cái nhiệt kế. Bài C9 (trang 86 | SGK Vật Lý 8):Tính phần nhiệt lượng cần phải truyền cho 5kg đồng để tăng được nhiệt độ từ 20°C lên 50°C. Lời giải: Nhiệt lượng cần để truyền cho 5kg đồng để tăng được nhiệt độ từ 20°C lên 50°C là: Bài C10 (trang 86 | SGK Vật Lý 8):Một cái ấm đun nước bằng chất liệu nhôm có khối lượng là 0,5kg, chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 25°C. Muốn đun sôi cái ấm nước này thì cần nhiệt lượng bằng bao nhiêu? Lời giải: 2 lít nước có khối lượng m1 = 2 kg. Khi nước sôi thì nhiệt độ của nước và của cái ấm đều bằng 100°C. Nhiệt lượng mà nước cần thu vào để nước nóng lên 100°C là: Q1 = (m1).(c1).Δt = 2.4200.(100 – 25) = 630000 J Nhiệt lượng mà cái ấm cần thu vào để cái ấm nóng lên 100oC là: Q2 = (m2).(C2).Δt = 0,5.880.(100 – 25) = 33000 J Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là: Q = Q1 + Q2 = 630000 + 33000 = 663000J = 663 kJ. C. GIẢI SÁCH BÀI TẬP VẬT LÝ 8 BÀI 24: CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNGBài 24.1 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Cho 4 hình A, B, C, D đều đựng nước bên trong ở cùng một nhiệt độ. Sau khi sử dụng các đèn cồn giống y hệt nhau để đun 4 bình này trong vòng 5 phút (hình H24.1) người ta ghi nhận nhiệt độ nước trong mỗi bình trở nên khác nhau. 1)Hỏi nhiệt độ ở bình nào là cao nhất? A)Bình A B)Bình B C)Bình C D)Bình D 2)Yếu tố nào dưới đây khiến cho nhiệt độ của nước ở mỗi bình trở nên khác nhau? A)Thời gian đun B)Nhiệt lượng mà từng bình nhận được. C)Lượng chất lỏng chứa bên trong từng bình. D)Loại chất lỏng chứa bên trong từng bình. Lời giải: 1)Chọn đ/a A bởi vì các sự vật đều được đun bởi những cái đèn cồn giống nhau, nước ban đầu có cùng nhiệt độ. Vì lượng nước trong bình A ít nhất nên nhiệt độ của bình A là cao nhất. 2)Chọn đ/a C bởi vì độ tăng nhiệt độ và chất cấu tạo nên sự vật đều giống nhau nên nhiệt độ của từng bình khác nhau vì lượng chất lỏng chứa bên trong từng bình đó. Bài 24.2 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Để đun nóng được 5 lít nước từ 20°C lên 40°C ta cần bao nhiêu nhiệt lượng? Tóm tắt: V = 5 lít nước ↔ m = 5 kg t1 = 20°C; t2 = 40°C; cnước = c = 4200 J/kg.K Q = ? Lời giải: Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = m.c.Δt = 5.4200.(40 – 20) = 420000 J = 420 kJ Bài 24.3 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Người ta đã cung cấp cho 10 lít nước một nhiệt lượng bằng 840kJ. Hỏi nước sẽ nóng lên thêm bao nhiêu độ? Tóm tắt: V = 10 lít nước ↔ m = 10 kg cnước = c = 4200 J/kg.K; Q = 840 kJ = 840000 J Δt° = ? Lời giải: Nhiệt độ nước nóng thêm: Bài 24.4 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Một chiếc ấm nhôm có khối lượng 400g đựng 1 lít nước. Tính ra nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để có thể đun sôi nước, biết nhiệt độ ban đầu của chiếc ấm và nước là 20°C. Tóm tắt: Vnc = 1 lít nước ↔ mnc = 1 kg; mấm = m0 = 400g = 0,4 kg t0 = 20°C; cnước = cnc = 4200 J/kg.K; cnhôm = c0 = 880 J/kg.K nước sôi t = 100°C Q = ? Lời giải: Nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để có thể đun sôi được nước là: Bài 24.5 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Tính nhiệt dung riêng của một hợp chất kim loại biết rằng cần phải cung cấp 5kg kim loại này ở 20°C một nhiệt lượng chừng 59kJ để nó nóng lên được đến 50°C. Kim loại đó có tên là gì? Tóm tắt: m = 5 kg; t0 = 20°C; t2 = 50°C Q = 59kJ = 59000J c = ?, tên kim loại? Lời giải: Nhiệt dung riêng của kim loại này là: Tra bảng, ta biết được kim loại này là: đồng (Cu). Bài 24.6 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Hình 24.2 vẽ những đường biểu diễn sự thay đổi về nhiệt độ theo thời gian của cùng một khối lượng sắt, đồng, nước được đun trên những chiếc bếp tỏa nhiệt như nhau. Hỏi đường biểu diễn nào là tương ứng với sắt, với đồng, với nước? Lời giải: Ta có: Trên đồ thị, ta tạo ra đường vuông góc với trục thời gian. Khi đó, thời gian cung cấp nhiệt cho cả 3 chất là như nhau. Vì có cùng khối lượng và bếp tỏa nhiệt cũng là như nhau nên độ tăng nhiệt độ sẽ chịu phụ thuộc tỷ lệ nghịch với nhiệt dung riêng: Vì cnc = 4200J/kg.K > csắt = 460J/kg.K > cđồng = 380J/kg.K ⇒ Δtnước < Δtsắt < Δtđồng Vậy đường I: nước; đường II: sắt và đường III: đồng. Bài 24.7 (trang 65 | Sách bài tập Vật Lí 8)Đầu thép của một chiếc búa máy có khối lượng bằng 12kg nóng lên thêm 20°C sau chừng 1,5 phút hoạt động. Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của cái búa máy được chuyển thành nhiệt năng của đầu búa. Hãy tính công và công suất của chiếc búa. Biết nhiệt dung riêng của thép là 460J/kg.K. Tóm tắt: m = 12kg; Δt = 20oC; c = 460 J/kg.K T = 1,5 phút = 90s; H = 40% A = ?J; P = ?W Lời giải: Nhiệt lượng phần đầu búa nhận được: Q = m.c.Δt = 12.460.20 = 110400J Chỉ có 40% cơ năng của chiếc búa máy được chuyển thành nhiệt năng của đầu búa nên công của chiếc búa máy thực hiện trong chừng 1,5 phút là: Công suất của búa: Bài 24.8 (trang 66 | Sách bài tập Vật Lí 8)Người ta đã cung cấp cùng một nhiệt lượng cho 3 chiếc cốc bằng thủy tinh giống hệt nhau. Cốc thứ nhất đựng rượu, cốc thứ hai đựng nước, cốc thứ ba đựng nước đá với khối lượng bằng với nhau. Hãy so sánh độ tăng nhiệt độ của những cốc đã cho trên. Biết rằng, nước đá vẫn chưa tan. A)Δt1 = Δt2 = Δt3 B)Δt1 > Δt2 > Δt3 C)Δt1 < Δt2 < Δt3 D)Δt2 < Δt1 < Δt3 Lời giải: Chọn B Bài 24.9 (trang 66 | Sách bài tập Vật Lí 8)Nhiệt dung riêng thì có cùng đơn vị với đại lượng nào cho dưới đây? A)Nhiệt năng B)Nhiệt độ C)Nhiệt lượng D)Cả ba phương án trên đều sai. Lời giải: Chọn đáp án D Bài 24.10 (trang 66 | Sách bài tập Vật Lí 8)Tại sao khí hậu ở những vùng gần biển thì ôn hòa hơn (nhiệt độ ít bị thay đổi hơn) so với khí hậu ở những vùng nằm sâu trong đất liền. Lời giải: Ban ngày, Mặt Trời sẽ truyền cho mỗi đơn vị diện tích đất và mặt biênt những nhiệt lượng bằng với nhau. Do nhiệt dung riêng của nước biển là lớn hơn so với nhiệt dung riêng của đất, vậy nên ban ngày nước biển sẽ nóng lên chậm hơn và ít hơn so với đất liền. Ban đêm, cả đất liền và mặt biển tỏa nhiệt vào không gian nhưng mặt biển lại tỏa nhiệt chậm hơn và ít hơn so với đất liền. Vì vậy, nhiệt độ trong ngày ở những vùng ở gần biển ít bị thay đổi hơn so với những vùng nằm sâu trong đất liền. |
