ÔN TẬP PHẦN NHIỆT HỌCA. SỰ GIẢN NỞ VÌ NHIỆT: - Hầu hết các chất nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi. - Các chất khác nhau thì co dãn vì nhiệt khác nhau. *Lưu ý: Đối với chất khí thì các chất khí khác nhau co dãn vì nhiệt giống nhau. - Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.- Khi co dãn vì nhiệt gặp vật cản thì sinh ra một lực lớn.- Vận dụng các kết luận trên để giải thích một số hiện tượng.[ví dụ: vì sao khi đun nước ta không nên đổ nước thật đầy ấm?] B.SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT: I. Sự nóng chảy và đông đặc: 1.Khái niệm: 2.Đặc điểm:- Trong suốt thời gian nóng chảy [hay đông đặc] nhiệt độ của vật không đổi.- Nóng chảy ở nhiệt độ nào thì đông đặc ở nhiệt độ ấy.- Các chất khác nhau thì có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Nhiệt độ đó gọi làđiểm nóng chảy.[Tuy nhiên không phải chất nào cũng nóng chảy hay đông đặc ở một độ nhất định. Có nhiều chất như thủy tinh, nhựa đường khi bị nóng chúng mềm ra rồi nóng chảy dần trong khi nhiệt độ vẫn tiếp tục tăng] Nhiệt độ nóng chảy của một số chất:ChấtNhiệt độ nóngchảy [C°]ChấtNhiệt độ nóng chảy [C°]Vonfam [chất làm dây tócđèn điện]3370 Chì 327Thép 1300 Kẽm 420Rượu -117 Nước 03.Nâng cao: a.Nhiệt nóng chảy: a.1 Định nghĩa: - Ta thấy trong thời gian nóng chảy nhiệt độ của vật không thay đổi nhưng chúng ta vẫn phải cung cấp nhiệt lượng cho nó. Nhiệt độ này dùng để cho chúng chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg 1 chất chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng gọi là nhiệt nóng chảy. a.2 Đơn vị: J/kg a.3 Công thức: - Ký hiệu nhiệt nóng chảy:λ [Lan đa]-Công thức: Q = λ . mb.Ý nghĩa:- Nhiệt lượng cung cấp cho 1 kg 1 chất nóng chảy đúng bằng nhiệt lượng mà nó tỏa ra khi nóng chảy.- Mỗi một chất có nhiệt dung riêng xác định. II. Sự bay hơi và ngưng tụ: 1. Khái niệm:2. Sự bay hơi: + Xảy ra ở bất kỳ nhiệt độ nào. + Tốc độ bay hơi của một chất lỏng phụ thuộc vào: - Nhiệt độ,- Gió,- Diện tích mặt thoáng của chất lỏng. 3. Sự sôi:+ Sự sôi là sự hóa hơi không những xảy ra ở trên mặt thoáng ở chất lỏng mà còn xảy ra ở trong lòng chất lỏng.+ Trong suốt quá trình sôi nhiệt độ của vật không thay đổi.+ Một chất có một nhiệt độ sôi xác định, gọi là điểm sôi. Nhiệt độ sôi của một số chất: Chất Nhiệt độ sôi [C°] Ête 35 Nước 100 Đông 2580 4. Sự ngưng tụ: - Là một quá trình ngược lại của quá trình bay hơi. 5.Nâng cao: - Nhiệt hóa hơi:- Định nghĩa: Nhiệt lượng cần cung cấp để cho 1 kg 1 chất chuyển hoàn toàntừ thể lonhr sang thể khí ở nhiệt độ sôi gọi là nhiệt hóa hơi.- Đơn vị: J/kg- Kí hiệu: L- Công thức: Q = L . m C. NHIỆT LƯỢNG: I. Cấu tạo chất và sự truyền nhiệt: 1. Nội dung cấu tạo chất:- Các chất được cấu tạo từ các hạt nhỏ bé, riêng biệt gọi là nguyên tử, phân tử. Giữa chúng có khoảng cách.- Các nguyên tử, phân tử chuyển động không ngừng.- Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyểnđộng càng nhanh. 2. Sự truyền nhiệt: a. Nhiệt năng: - Nhiệt năng là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.- Khi nhiệt độ của vật tăng thì nhiệt năng tăng.- Nhiệt năng của một vật có thể thay đổi bằng hai cách: truyền nhiệt và thực hiện công. b.Nhiệt năng:- Gồm 3 hình thức: + Dẫn nhiệt: Năng lượng có thể truyền từ phần này sang phần khác của một vật, từ vật này sang vật khác.+ Đối lưu: Là sự truyền nhiệt bằng các dòng chất lỏng hoặc chất khí, đó là hình thức truyền nhiệt chủ yếu của chất lỏng hoặc chất khí.+ Bức xạ nhiệt: Là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng. Bức xạ nhiệt có thể xảy ra ở trong chân không. II.Nhiệt lượng:1.Khái niệm:- Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay mất bớt đitrong quá trình truyền nhiệt. -Kí hiệu: Q -Đơn vị: J, kJ [1kJ =1000J] 2.Công thức tính nhiệt lượng của vật thu vào khi nóng lên: Q = m.c.Vt Trong đó: Q là nhiệt lượng vật thu vào, tính ra J m là khối lượng của vật, tính ra kg t = t1 – t2 là độ tăng nhiệt độ với t1 là nhiệt độ ban đầu t2 là nhiệt độcuối, tính ra C° hoặc K [ K là đơn vị nhiệt độ trong thang nhiệt Kenvin]. c là đại lượng đặc trưng cho chất làm vật gọ là nhiệt dung riêng, tínhra J/kg.K. Nhiệt dung riêng của một số chấtChất Nhiệt dung riêng [J/kg.K] Chất Nhiệt dung riêng [J/kg.K]Nước 4200 Đất 800Nhôm 880 Đồng 380Nước đá 1800 Chì 130 3. Phương tr ình cân bằng nhiệt: -Nguyên lí làm việc: + 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. - Phương trình cân bằng nhiệt: Qtoa ra = Qthu vao Nhiệt lượng tỏa ra cũng được tính bằng công thức Q = m.c.Vt, nhưng trongđó Vt = 1t-2t, với 1t là nhiệt độ ban đầu còn 2t là nhiệt độ cuối. D. NĂNG SUẤT TỎA NHIỆT CỦA NHIÊN LIỆU: Q = m.q Trong đó: Q là nhiệt lượng tỏa ra [J] q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu [J/kg] m là khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn [kg]. Năng suất tỏa nhiệt của một số chất:Chất Năng suất tỏa nhiệt [J/kg] Chất Năng suất tỏa nhiệt [J/kg]Củi khô10.106Dầu hỏa44.106Than đá27.106Xăng46.106Khí đốt44.106Than gỗ34.106*Nâng cao: Công thức tính hiệu suất: óa100%thutQH xQ=
Nhiệt độ nóng chảy: là nhiệt lượng cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy.
Công thức: Q = λ;m với λ: nhiệt nóng chảy riêng [J/kg].
Nguồn://hocsinhgioi.com/nhiet-nong-chay-la-gi-viet-cong-thuc-tinh-nhiet-nong-chay-cua-vat-ran-neu-ten-va-don-vi-cua-cac-dai-luong-trong-cong-thuc-nay#ixzz5JdhxwOZL
1/Dạng bài tập sự chuyển thể của các chất cơ bản
Phương pháp giải
a/Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra, hoặc thu vào hoặc cần cung cấp để một vật thay đổi từ nhiệt độ từ t1 sang nhiệt độ t2
$Q_{1 }= mC[t_{2} – t_{1 }]$
Trong đó:
- m: khối lượng của vật [kg]
- C: nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên vật [J/kgK]
- Q1: nhiệt lượng [J]
b/Công thức tính nhiệt lượng cần thiết để một vật rắn nóng chảy hoàn toàn
Q2= λ.m
Trong đó:
- Q2: nhiệt nóng chảy [J]
- λ: nhiệt nóng chảy riêng [J/kg]
c/Công thức tính nhiệt lượng cần thiết để lượng chất lỏng hóa hơi hoàn toàn
Q$_{3 }$= L.m
Trong đó:
- Q3: nhiệt hóa hơi [J]
- L: nhiệt hóa hơi riêng [J/kg]
d/Nhiệt lượng cần thiết để một vật từ trạng thái rắn hóa hơi hoàn toàn
Q = Q1 + Q2 + Q3
2/Dạng bài tập truyền nhiệt, cân bằng nhiệt
$Q_\text{tỏa}=Q_\text{thu}$ =>
[m1C1+ m2C2 + m3C3][t1 – t]=[m4C4+ m5C5+ m6C6][t – t2]
trong đó
- t là nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt xảy ra
- t1 nhiệt độ của các vật khối lượng m1; m2; m3
- t2 [< t1] nhiệt độ của các vật khối lượng m4; m5; m6
Bài tập 1: 2kg nước đã ở nhiệt độ 0oC cần nhiệt lượng cung cấp là bao nhiêu để chuyển lên nhiệt độ 60oC biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgK, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.105 J/kg.K.
phân tích bài toán
m=2kg; Δt=60oC; λ=3,4.105J/kgK; C=4200J/kg.K
Giải:
Q=λ.m + mCΔt=1,132.106[J]
Bài tập 2: Tính nhiệt lượng cần thiết để 500g nước đá ở -5oC hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ 100oC. Biết nhiệt dung riêng của nước đá và của nước là 4180J/kgK, nhiệt hóa hơi của nước là 2,26.106 [J/kg] nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,34.105 J/kg,
phân tích bài toán
m=500g=0,5kg; Δt=105; C=4180J/kgK; L=2,26.106[J/kg]; λ=3,34.105 J/kg
Giải:
Q=λ.m + m.C.Δt + L.m= 1516450[J]
Bài tập 3: Có 1,8 lít nước ở nhiệt độ 25oC tính nhiệt lượng cần thiết để 1,8lít nước đó đạt đến nhiệt độ sôi và 1/3 lượng nước bị hóa hơi hoàn toàn. Cho nhiệt hóa hơi của nước là 2,26.106J/kg, nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kgK.
phân tích bài toán:
m =1,8 lít=1,8kg; Δt=75; L=2,26.106J/kg, C=4180J/kgK
Giải
Q=m.C.Δt + 1/3m.L=1920300[J]
Bài tập 4: Một bình nhôm có khối lượng 200g, chứa 300g nước ở nhiệt độ 20oC. Thả một cục nước đá khối lượng 50g ở nhiệt độ 0oC vào bình nhôm ở trên. Tinh nhiệt độ trong bình nhôm khi xảy ra hiện tượng cân bằng nhiệt coi nhiệt độ truyền ra ngoài môi trường là không đáng kể. Cho nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,34.105 J/kg ; nhiệt dung riêng của nước đá và của nước là 4200J/kgK; nhiệt dung riêng của nhôm 880J/kgK.
phân tích bài toán
m1=200g=0,2kg; m2=300g=0,3kg; m3=50g =0,05kg; C1=880; C2=C3=4200
t1=20oC; t2=0oC; λ=3,34.105[J/kg]
Gọi t là nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt xảy ra. Khi bỏ đá lạnh vào trong bình nhôm nhiệt độ từ bình nhôm truyền sang nước đá làm nước đá hóa lỏng và tăng lên nhiệt độ t.
Giải
Q$_{tỏa}$=Q$_{thu}$ => [m1C1 + m2C2][t1 – t]=m3C3.[t – t2] + λm3
=> t=7,3oC
Bài tập 5: Một bình nhiệt lượng kế bằng nhôm khối lượng 150g chứa 200g nước ở nhiệt độ 20oC. Thả một cục nước đá ở nhiệt độ 0oC vào trong thì thấy nước đá chỉ tan một phần. Coi nhiệt độ truyền ra ngoài môi trường xung quanh là không đáng kể. Tính khối lượng nước đá đã tan vào trong nước. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,34.105J/kg; nhiệt dung riêng của nhôm 880J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgK.
phân tích bài toán:
do nước đá chỉ tan một phần mà không tan hết chứng tỏ nhiệt độ khi xảy ra cân bằng nhiệt là 0oC
m1=150g=0,15kg; m2 =200g=0,2kg; C1=880; C2=C3=4200;
t1=20oC; t=t2=0oC;
Giải
Q$_{tỏa}$=Q$_{thu}$ => [m1C1 + m2C2][t1 – t]=m3C3[t2 – t] + m3.λ
=> m3=0,05kg
Bài tập 6: 100g nước ở nhiệt độ 20oC đựng trong một cốc nhôm khối lượng 50g. Thả một quả cầu kim loại khối lượng 50g đã nung nóng bằng sắt vào trong cốc nước, nhiệt độ từ quả cầu kim loại đã làm 5g nước bị hóa hơi trong quá trình tiếp xúc. Nhiệt độ trong cốc tăng lên đến khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong cốc là 80oC. Tính nhiệt độ ban đầu của quả cầu kim loại trước khi nhúng vào trong nước. Coi nhiệt độ truyền ra ngoài môi trường là không đáng kể. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kg; nhiệt dung riêng của sắt 460J/kgK; nhiệt dung riêng của nhôm 880J/kgK; nhiệt hóa hơi của nước là 2,26.106J/kg.
phân tích bài toán:
Q$_{tỏa}$=phần nhiệt lượng mà sắt tỏa ra
Q$_{thu}$=nhiệt lượng mà nước và nhôm nhận được để tăng nhiệt độ lên 80oC + nhiệt lượng của 5g nước tăng từ 20oC lên 100oC rồi mới bắt đầu hóa hơi.
Khi bắt đầu chạm vào 5g nước đã bốc hơi nên lượng nước tăng từ 20oC lên 80oC chỉ có 95g
Giải
Q$_{tỏa}$=Q$_{thu }$ => 0,05.460[t – 80]=[0,05.880+0.095.4200][80-20] + 5.10-3.4200.[100-20] + 5.10-3.2,26.106
=> t=1800oC