Bồi dưỡng HSG phần nhiệt học

PHẦN NHIỆT HỌC VẬT LÝ 8 ( PHÂN DẠNG BÀI TOÁN THEO CÁCH KHÁC)

B.NỘI DUNG

+ Các bài toán về sự trao đổi nhiệt của hai chất và nhiều chất

               + Các bài toán có sự chuyển thể của các chất

               + Các bài toán có sự trao đổi nhiệt với môi trường

               + Các bài toán có liên quan đến công suất tỏa nhiệt của các vật tỏa nhiệt.

               + Các bài toán về sự trao đổi nhiệt qua thanh và qua các vách ngăn

               + các bài toán liên quan đến năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

               + các bài toán đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa các đại lượng đặc trưng

Dạng 1. Tính nhiệt độ của một chất hoặc một hỗn hợp ban đầu khi cân bằng nhiệt

Bài 1. Người ta thả một thỏi đồng nặng 0, 4kg ở nhiệt độ 80⁰c vào 0, 25kg nước ở = 18⁰c. Hãy xác định nhiệt độ cân bằng. Cho c = 400 j/kgk c= 4200 j/kgk 

Giải . Gọi nhiệt độ khi cân bằng của hỗn hợp là t. Ta có phương trình cân bằng nhiệt của hỗn hợp như sau

                 Thay số vào ta có  t  = 26,2⁰C

Nhận xét. Đối với bài tập này thì đa số học sinh giải được nhưng qua bài tập này thì giáo viên hướng dẫn học sinh làm đối với hỗn hợp 3 chất lỏng và tổng quát lên n chất lỏng

Bài 2. Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng không có tác dụng hoá học với nhau có khối lượng lần lượt là: Biết nhiệt dung riêng và nhiệt độ của chúng lần lượt là . Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng 

Tương tự bài toán trên ta tính ngay được nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng là t

t = thay số vào ta có t = 20,5⁰C   

Từ đó ta có bài toán tổng quát như sau 

Bài 3. Một hỗn hợp gồm n chất lỏng có khối lượng lần lượt là và nhiệt dung riêng của chúng lần lượt là và nhiệt độ là . Được trộn lẩn vào nhau. Tính nhiệt độ của hỗn hợp  khi cân bằng nhiệt

Hoàn toàn tương tự bài toán trên ta có nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt là   

                                                 t =

Dạng 2.   Biện luận các chất có tan hết hay không trong đó có nước đá

Đối với dạng toán này học sinh hay nhầm lẫn nên giáo viên phải hướng dẫn hết sức tỷ mỷ để học sinh thành thạo khi giải các bài tập sau đây là một số bài tập

Bài 4. Bỏ 100g nước đá ở vào 300g nước ở  

Nước đá có tan hết không? Nếu không hãy tính khối lượng đá còn lại . Cho nhiệt độ nóng chảy của nước đá là và nhiệt dung riêng của nước là 

c = 4200j/kg.k

Nhận xét. Đối với bài toán này thông thường khi giải học sinh sẽ giải một cách đơn giản vì khi tính chỉ việc so sánh nhiệt lượng của nước đá và của nước 

Giải. Gọi nhiệt lượng của nước là từ 20⁰C về 0⁰Cvà của nước đá tan hết là Q thu ta có

= = 0,3.4200.20 =25200J 

= 0,1.= 34000J

Ta thấy Q thu > Qtoả nên nước đá không tan hết. Lượng nước đá chưa tan hết là  = = 0,026 kg

Bài 5. Trong một bình có chứa nước ở . Người ta thả vào bình nước đá ở = . Hảy tính nhiệt độ chung của hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt trong các trường hợp sau đây: 

a) = 1kg       b) = 0,2kg         c) = 6kg

cho nhiệt dung riêng của nước, của nước đá và nhiệt nóng chảy của nước đá lần lượt là     

Nhận xét . Đối với bài toán này khi giải học sinh rất dể nhầm lẫn ở các trường hợp của nước đá. Do vậy khi giải giáo viên nên cụ thể hoá các trường hợp và phân tích để cho học sinh thấy rõ và tránh nhầm lẫn trong các bài toán khác.

Giải

Nếu nước hạ nhiệt độ tới 0⁰c thì nó toả ra một nhiệt lượng 

a) = 1kg

nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới o^oc

nước đá bị nóng chảy.

Nhiệt lượng để nước đá nóng chảy hoàn toàn: