Kiến thức về phương trình cân bằng nhiệt Vật lý 8 (có bài tập thực hành)

Bạn đang xem: Kiến thức về phương trình cân bằng nhiệt Vật lý 8 (có bài tập thực hành) tại lasting.edu.vn

Phương trình cân bằng nhiệt lượng là một trong những phần kiến ​​thức quan trọng trong Vật lý 8, thường xuyên xuất hiện trong các bài tập, đề thi phần nhiệt động lực học. Vì vậy, bài viết này giúp các em hiểu bản chất của phương trình cân bằng nhiệt lượng và hướng dẫn các em giải bài tập một cách hiệu quả nhất.

Nguyên tắc truyền nhiệt

Có ba đặc điểm cần hiểu trong nguyên lý truyền nhiệt. Dựa vào các hiện tượng mà các em quan sát được trong thực tế đời sống, tự nhiên, kĩ thuật,… khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:

• Nhiệt lượng truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

• Quá trình truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau

• Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào

Hiểu được nguyên lý này, các bé sẽ không còn băn khoăn liệu khi nhỏ một giọt nước sôi vào bình nước nóng thì giọt nước truyền nhiệt cho bình nước hay cốc nước truyền nhiệt cho giọt nước. Cũng như dựa vào đây để nhận ra pt cân bằng nhiệt một cách dễ dàng.

Nhiệt trị là gì và công thức tính nhiệt trị?

Để bổ sung kiến ​​thức về phương trình cân bằng nhiệt, chúng ta cần xem lại nhiệt trị và công thức của nó.

Nhiệt lượng là nhiệt lượng mà vật tăng thêm hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Lượng nhiệt hấp thụ phụ thuộc vào 3 yếu tố: Khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật & chất tạo thành vật.

Công thức nhiệt lượng mà vật hấp thụ là:

Trong đó

• Hỏi: Nhiệt (J)

• m: Khối lượng của vật (kg)

• ∆t: Độ tăng nhiệt độ của vật (độ C hoặc độ K)

• c: Nhiệt dung riêng của môi chất (J/kg.K)

phương trình cân bằng nhiệt

Công thức cân bằng nhiệt sẽ là:

Q hấp thụ là nhiệt lượng cơ thể hấp thụ đã giải thích ở trên với công thức Q hấp thụ = mc∆t

=> Q tỏa = mc∆t

Lưu ý: Hai công thức này có cách tính giống nhau, chỉ khác ở sự thay đổi nhiệt độ

• Với Q vào thì ∆t = t2 – t1 (t1 là nhiệt độ đầu, t2 là nhiệt độ cuối)

• Với Q phát ra thì ∆t = t1 – t2 (t1 là nhiệt độ đầu, t2 là nhiệt độ cuối)

Phương pháp giải bài tập cân bằng nhiệt

Để giải bài toán cân bằng nhiệt ta tiến hành theo các bước sau:

Bước 1: Cần xác định vật nào tỏa nhiệt, vật nào thu nhiệt?

Bước 2: Viết công thức tính nhiệt lượng do vật tỏa ra

Bước 3: Viết công thức tính nhiệt lượng mà vật hấp thụ

Bước 4: Viết phương trình cân bằng nhiệt lượng => đại lượng cần tìm.

Ví dụ: Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15 kg được nung nóng tới 100°C vào cốc nước 20 °C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và nước đều là 25 . °C. Tính thể tích của nước? Như thể chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau?

Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng do quả cầu tỏa ra là: Qradi = mc∆t = 0,15.880. (100-25) = 9900 (J)

Nhiệt lượng do nước thu vào là: Qthu = m(nước).c(nước).∆t = m(nước).4200.(25-20) = 21000m

Ta có Qquả = Qthu => m(nước) = Qquả/21000 0,5 kg

XÂY DỰNG NỀN TẢNG TOÁN HỌC VỮNG CHẮC CHO CON BẰNG NHIỀU PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC TÍCH CỰC, CHI PHÍ RẺ chưa đến 2K/NGÀY VỚI MONKEY MATH.

Giải bài tập đo nhiệt lượng lớp 8 có đáp án

Bài 1: Nếu cho hai vật có nhiệt độ khác tiếp xúc với nhau thì:

A. Quá trình truyền nhiệt dừng lại khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau.

B. Quá trình truyền nhiệt dừng lại khi nhiệt độ của vật bằng 0°C.

C. Nhiệt tiếp tục truyền cho đến khi hai vật có cùng nhiệt năng.

D. Quá trình truyền nhiệt cho đến khi nhiệt dung riêng của hai vật như nhau.

Hướng dẫn trả lời: Quá trình truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại

⇒ ĐáP Châu ÁnA

Câu 2: Phương trình nào sau đây là phương trình cân bằng nhiệt?

A. Qtaa + Qthu = 0	B. Qtaà = Qthu
C. Qtà.Qthu = 0	D. Q tỏa \ Q thu = 0

Hướng dẫn trả lời: Phương trình cân bằng nhiệt: Qta = Qthu

⇒ ĐáP Châu Án QUÁ

Bài tập 3: Đổ 5 lít nước ở 20°C vào 3 lít nước ở 45°C. Nhiệt độ cân bằng là:

A. 2,94°C	B. 293,75°C
C. 29,36°C	D. 29,4°C

Hướng dẫn trả lời:

Quy đổi: m1 = 5 lít nước = 5 kg, m2 = 3 lít nước = 3 kg, t1 = 20°C, t2 = 45°C

Đặt nhiệt độ cân bằng là t .

– Nhiệt lượng do 5 lít nước thu vào là: Q1 = m1c.(t – t1)

– Nhiệt lượng do 3 lít nước thu vào là: Q2 = m2c.(t2 – t)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có:

Q1 = Q2 ⇔ m1c.(t – t1) = m2c.(t2 – t)

⇔ m1.(t – t1) = m2.(t2 – t)

⇔ 5.(t – 20) = 3.(45 – t)

⇔t = 29,375 29,4°C

⇒ ĐáP Châu Án DỄ DÀNG

Bài 4: Phát biểu nào sau đây về nguyên tắc truyền nhiệt là đúng:

A. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ thấp hơn sang vật có nhiệt độ cao hơn.

B. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

C. Nhiệt lượng truyền từ vật có nhiệt dung riêng lớn hơn sang vật có nhiệt dung riêng thấp hơn.

D. Nhiệt lượng truyền từ vật có nhiệt dung riêng nhỏ hơn sang vật có nhiệt dung riêng lớn hơn.

Hướng dẫn trả lời: Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

⇒ ĐáP Châu Án QUÁ

Bài 5: Thả một miếng thép có khối lượng 2kg ở nhiệt độ 345°C vào bình đựng 3 lít nước. Sau khi cân bằng, nhiệt độ cuối cùng là 30°C. Bỏ qua sự mất nhiệt qua môi chất. Nhiệt dung riêng của thép và nước lần lượt là 460 J/kg.K, 4200 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của nước là:

A. 7°C

B. 17°C

C. 27°C

D. 37°C

hướng dẫn trả lời

Quy đổi: 3 lít nước = 3 kg

Gọi nhiệt độ ban đầu của nước là t0 .

Nhiệt lượng mà miếng thép tỏa ra là:

Q1 = m1c1Δt1 = 2460.(345 – 30) = 289800 J

Nhiệt lượng mà nước thu vào là:

Q2 = m2c2Δt2 = 3,4200.(30 – t0)

Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q1 = Q2 289900 = 3,4200.(30 – t0)

⇒ t0 = 7°C

⇒ ĐáP Châu ÁnA

Bài 6: Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg đã được nung nóng ở 100°C vào một cốc nước có nhiệt độ 20°C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và nước đều là 25°C. Coi quả cầu và nước chỉ truyền nhiệt cho nhau. Nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là 800 J/kg.K, 4200 J/kg.K. Khối lượng của nước là:

A. 0,47 gam

B. 0,471kg

C. 2kg

D. 2 gam

hướng dẫn trả lời

Chúng ta có:

Nhôm m1 = 0,15kg, c1 = 880J/kg.K, t1 = 1000C

Nước: m2 = ?, c2 = 4200J/kg.K, t2 = 200C

Nhiệt độ cân bằng t = 25°C

Nhiệt lượng do quả cầu nhôm tỏa ra là: Q1 = m1c1(t1 – t)

Nhiệt lượng mà nước nhận được là: Q2 = m2c2(t – t2)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng, ta có:

Q1 = Q2 m1c1(t1 – t) = m2c2(t – t2)

⇔ 0,15.880.(100 – 25) = m2.4200.(25 – 20)

m2 = 0,471kg

⇒ ĐáP Châu Án QUÁ

Bài 7: Người ta muốn pha nước tắm có nhiệt độ 38°C. Cần thêm bao nhiêu lít nước sôi vào 15 lít nước lạnh ở 24°C?

A. 2,5 lít

B. 3,38 lít

C. 4,2 lít

D. 5 lít

hướng dẫn trả lời

Quy đổi: 15 lít nước = 15 kg

Nhiệt độ cân bằng của nước pha là t = 38°C

Nhiệt lượng do nước sôi tỏa ra là: Q1 = m1c(t1 – t)

Nhiệt lượng mà 15 lít nước lạnh nhận được là: Q2 = m2c(t – t2)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng, ta có:

Q1 = Q2 m1c(t1 – t) = m2c(t – t2)

⇔ m1(t1 – t) = m2(t – t2)

⇔ m1.(100 – 38) = 15.(38 – 24)

m1 = 3,38kg

⇒ ĐáP Châu Án QUÁ

Bài 8: Người ta thả ba miếng đồng, nhôm, chì vào một cốc nước nóng. So sánh nhiệt độ cuối cùng của ba kim loại trên: A. Nhiệt độ của chì cao nhất, tiếp đến là đồng và nhôm.

B. Đồng có nhiệt độ cao nhất, sau đó là nhôm và chì.

C. Nhôm có nhiệt độ cao nhất, tiếp đến là đồng và chì.

D. Nhiệt độ của ba miếng bằng nhau.

⇒ ĐáP Châu Án DỄ DÀNG

Bài 9: Thả một miếng đồng nặng 0,5kg vào 500g nước. Tấm đồng nguội đi từ 80°C đến 20°C. Nước nóng thêm bao nhiêu độ? Nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K và của nước là 4200 J/kg.K.

hướng dẫn trả lời

Nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra là:

Q1 = mcuccu(80 – 20) = 0,5.380.(80 – 20) = 11400 J

Nhiệt lượng mà nước nhận được là:

Q2 = mnướcΔt

Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:

Q1 = Q2 = 11400 J

⇒ t = Q2 \ (m nước c nước ) = 11400 / (0,5,4200) = 5,430C

Vậy nước nóng tăng thêm 5,43°C

Bài 10: Khi thả một quả cầu nhôm khối lượng 500g vào trong 2kg nước ở 25 độ C thì nhiệt độ của chúng sau khi cân bằng nhiệt là 30 độ C. Hỏi nhiệt độ ban đầu của quả cầu nhôm là bao nhiêu? Giả sử nhiệt lượng mất mát trong trường hợp này là 20% nhiệt lượng do nước hấp thụ. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

hướng dẫn trả lời

Nước nóng:

Q2 = m2.c2. (t – t2) = 2,4200.(30 – 25) = 42000J

Mất nhiệt:

Qhp= 20%.Q2= 20%.42000 = 8400J

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt tạo ra Q1 = Q2 + Qhp

⇔m1.c1.(t1 − t) = 8400 + 42000

⇔0,5.880.(t1− 30)= 50400

Bài 11: Người ta thả ba miếng đồng và chì có cùng khối lượng vào một cốc nước nóng. So sánh nhiệt độ cuối cùng của ba miếng kim loại trên.

Trả lời: Nhiệt độ của ba miếng kim loại là như nhau vì khi thả ba miếng kim loại có cùng khối lượng vào một cốc nước nóng thì nhiệt độ của cốc nước nào cao hơn sẽ truyền cho ba miếng kim loại đó. Và cuối cùng khi nhiệt độ của ba mảnh bằng nhau, quá trình truyền nhiệt sẽ dừng lại.

Bài tập 12: Một nhiệt lượng kế chứa 2 lít nước ở 15°C. Nước sẽ nóng như thế nào nếu một quả bóng đồng nặng 500g được đặt trong một nhiệt lượng kế và đun nóng đến 100°C.

Lấy nhiệt dung riêng của đồng thau là 368J/kgK, của nước là 4186J/kgK. Bỏ qua nhiệt lượng truyền ra nhiệt lượng kế và môi trường bên ngoài.

Trả lời: Nhiệt lượng quả cầu đồng tỏa ra là:

Q2 = m2.c2.(t2 – t) = 0,5.368.(100 – t)

Nhiệt lượng mà nước thu vào là:

Q1 = m1.c1.(t – t1) = 2,4186.(t – 15)

Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên:

Qthu = Qradia Q2 = Q1

↔ 0,5.368.(100 – t) = 2,4186.(t – 15)

Suy ra t = 16,83°C

Bài 13: Để có 100 lít nước ở 35°C thì phải đổ bao nhiêu lít nước sôi vào bao nhiêu lít nước ở 15°C. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kg.K.

Trả lời: Gọi m1 là khối lượng của nước ở 15°C và m2 là khối lượng của nước đang sôi.

Ta có: m1 + m2 = 100kg (1)

Nhiệt lượng tỏa ra trong m2 kg nước sôi là:

Q2 = m2.c.(t2 – t) = m2.4190.(100 – 35)

Nhiệt lượng mà m1 kg nước ở 15°C hấp thụ để làm nóng nó lên 35°C là:

Q1 = m1.c.(t – t1) = m1.4190.(100 – 35)

Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng hấp thụ nên Q2 = Q1

m2.4190.(100 – 35) = m1.4190.(100 – 35) (2)

Giải hệ phương trình giữa (1) và (2) ta được:

m1 = 76,5kg và m2 = 23,5kg.

Như vậy, phải đổ 23,5 lít nước sôi vào 76,5 lít nước ở 15°C để thu được 100 lít nước ở 35°C.

Kết luận

Phương trình cân bằng nhiệt lượng như chúng ta đã biết rất dễ nhớ phải không nào? Bạn chỉ cần nhớ Q phát ra = Q nhận được và công thức tính Qresponse & Qthus. Tuy nhiên, một số bài tập chưa cung cấp đủ các yếu tố để áp dụng ngay công thức, đòi hỏi học sinh phải linh hoạt hơn trong tính toán. Vì vậy chúng ta cần dành thời gian làm nhiều bài tập khác nhau thì chắc chắn sẽ không còn khó khăn nữa. Khỉ cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết chúc các bạn học tốt môn học này.

Bạn thấy bài viết Kiến thức về phương trình cân bằng nhiệt Vật lý 8 (có bài tập thực hành) có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Kiến thức về phương trình cân bằng nhiệt Vật lý 8 (có bài tập thực hành) bên dưới để lasting.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: lasting.edu.vn

Nhớ để nguồn bài viết này: Kiến thức về phương trình cân bằng nhiệt Vật lý 8 (có bài tập thực hành) của website lasting.edu.vn