Hãy xác định tỉ số độ tăng nhiệt độ của hai miếng kim loại trên khi chúng va chạm với sàn nhà nếu coi toàn bộ cơ năng của vật khi rơi đều dùng để làm nóng vật.. Câu 5: Xác định độ biến
Trang 1DẠNG 3: CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG
Nhiệt lượng Q=mc t (J) trong đó:
m: khối lượng (kg)
c: nhiệt dung riêng (J/kg.K)
∆t: độ biến thiên nhiệt độ ( oC hoặc K)
Chú ý: Tích mc còn gọi là nhiệt dung (J/K)
I Thực hiện công
Câu 1: Người ta cọ xát hai vật với nhau, nhiệt dung của hai vật bằng nhau và bằng 800 J/K Sau 1 phút
người ta thấy nhiệt độ của mỗi vật tăng thêm 30 K Công suất trung bình của việc cọ xát bằng
Câu 2: Một máy khoan công suất 1 kW dùng để khoan một cái lỗ trên tấm nhôm (khối lượng 0,8 kg)
Cho rằng 50% điện năng được sử dụng để làm nóng máy và tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J
kg⋅ Độ tăng nhiệt độ của khối nhôm sau 2,5ph là
A 66, 5∘C B 106, 5∘C C 100, 5∘C D 90, 5∘C
Câu 3: Đầu thép của một búa máy có khối lượng 12 kg nóng lên thêm 20∘C sau 1,5
phút hoạt động Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của búa máy chuyển thành
nhiệt năng của đầu búa Tính công suất của búa Lấy nhiệt dung riêng của
thép là 460 J/kg K
Câu 4: Hai miếng nhôm và chì rơi từ cùng một độ cao xuống sàn nhà Hãy xác định tỉ số độ tăng nhiệt
độ của hai miếng kim loại trên khi chúng va chạm với sàn nhà nếu coi toàn bộ cơ năng của vật khi rơi đều dùng để làm nóng vật Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg K, của chì là
130 J/kg K
Câu 5: Xác định độ biến thiên nhiệt độ của nước rơi từ độ cao 96 m xuống và đập vào cánh tuabin làm
quay máy phát điện, biết rằng 50% thế năng ban đầu của nước biến thành nội năng của nước Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K Chọn mốc thế năng tại mặt đất Lấy g = 9,8m/s2
Câu 6: Một vật có khối lượng 6,00 kg rơi từ độ cao 50,0 m và nhờ một liên kết cơ học làm quay một
bánh xe có cánh khuấy 0,6 kg nước Ban đầu nước ở 25∘C Biết nhiệt dung riêng của nước là
4200 J
kg⋅K Lấy gia tốc trọng trường là g = 10m
s 2 Nhiệt độ cao nhất mà nước đạt được bằng bao nhiêu độ C (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 7: Viên đạn chì (c = 0,12 kJ/kg.K) bay với vận tốc v0 = 360 km/h
Sau khi xuyên qua một tấm thép, vận tốc viên đạn giảm còn
72 km/h Biết 60% độ tăng nội năng biến thành nhiệt làm nóng
viên đạn Độ tăng nhiệt độ của đạn bằng bao nhiêu độ C?
Câu 8: Một quả cầu bằng chì ở nhiệt độ 25∘C được thả tự do từ độ cao 2 km Nó bị nóng lên do sức cản
của không khí Quả cầu chạm đất với tốc độ 150m
s Cho rằng phần năng lượng mất đi của quả cầu chỉ làm tăng nhiệt độ của nó; nhiệt dung riêng của chì là c = 126 J
kg⋅K Lấy gia tốc trọng trường g = 10m
s 2 Nhiệt độ của quả cầu khi chạm đất là
A 94,4 ∘C B 84, 4∘C C 74, 4∘C D 64, 4∘C
Trang 2Câu 9: Búa máy 10 tấn rơi từ độ cao 2,3 m xuống một cọc sắt (c = 0,46 kJ/kg.K, m = 200 kg) Biết
40% động năng của búa biến thành nhiệt làm nóng cọc sắt Cho rằng cọc không tỏa nhiệt cho môi trường, lấy g = 10m/s2 Hỏi búa rơi bao nhiêu lần thì cọc tăng nhiệt độ thêm 20∘C
Câu 10: Một học sinh dùng một sợi dây buộc một vật nặng 500 kg đang rơi qua ròng
rọc vào trục bánh guồng Học sinh này đặt hệ thống vào một bể chứa 25,0 kg
nước cách nhiệt tốt Khi vật rơi xuống sẽ làm cho bánh guồng quay và khuấy
động nước (xem hình bên) Biết 95% độ giảm cơ năng chuyển thành nội năng
của nước Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,20 kJ/kgK, g = 9,81 m/s2 Nếu
vật rơi một khoảng cách thẳng đứng 100 m với vận tốc không đổi thì nhiệt độ
của nước tăng bao nhiêu độ K? (làm tròn đến 2 chữ số sau dấy phẩy thập phân)
Câu 11: Một tấm nhôm ban đầu ở nhiệt độ 0∘C, trượt xuống một mặt phẳng dài 15 m, nghiêng một góc
30∘ so với mặt phẳng nằm ngang Lực ma sát trượt cân bằng với thành phần trọng lực dọc theo mặt phẳng nghiêng sao cho tấm nhôm sẽ trượt xuống với vận tốc không đổi Nếu 90% cơ năng của hệ bị tiêu hao do nhôm hấp thụ thì nhiệt độ của nó ở chân mặt phẳng nghiêng là bao nhiêu
độ Celsius (lấy hai chữ số ở phần thập phân)? Biết nhiệt dung riêng cho nhôm là 0,9 kJ/kg K Lấy g = 9,81 m/s2
Câu 12: Có hai quả cầu bằng chì giống nhau có nhiệt dung riêng là c, chuyển động đến va chạm mềm
trực diện với tốc độ lần lượt là v và 2v Độ tăng nhiệt độ Δt của hai quả cầu
A 9v
2
2
2
2
7c
Câu 13: Một viên đạn chì có khối lượng m = 0,01 kg được bắn theo phương ngang vào khối gỗ có khối
lượng M = 2 kg với vận tốc v0 = 200 m/s nhưng không xuyên qua Khối gỗ ban đầu nằm trên mặt phẳng ngang nhẵn và có thể trượt tự do Biết nhiệt dung riêng của viên đạn là 133,8 J/(kg.K) Nếu 50% cơ năng của hệ mất đi chuyển thành nội năng của viên đạn thì nhiệt độ của viên đạn chì sẽ tăng thêm
Câu 14: Một can nước có thể tích 0,5 m3 ở nhiệt độ 30∘C được làm lạnh xuống nhiệt độ 15∘C Biết nhiệt
dung riêng của nước là 4200 J
kg⋅K, khối lượng riêng của nước 1000kg
m 3 Nếu toàn bộ nhiệt lượng
mà nước tỏa ra dùng để nâng một gia trọng nặng 10 kg lên cao thì độ cao có thể đạt tới của gia trọng là bao nhiêu? Lấy g = 10m
s 2
II Truyền nhiệt
Câu 15: Chì được truyền nhiệt lượng 260 J, thì tăng nhiệt độ từ 15∘C đến 35∘C Nhiệt dung của chì bằng
bao nhiêu J/K?
Câu 16: Cho biết nhiệt dung riêng của một số kim loại như sau
Kim loại
Nhiệt dung riêng ( J
Biết rằng phải cung cấp cho 5 kg kim loại ở 20∘C một nhiệt lượng 57 kJ để nóng lên đến 50∘C Kim loại đó tên gì?
Trang 3Câu 17: Một bác sĩ dinh dưỡng khuyến khích ăn kiêng bằng cách uống nước đá Thuyết của ông là năng
lượng đốt cháy lượng mỡ thừa đủ để nâng nhiệt độ của nước từ 0∘C đến nhiệt độ của người là
37∘C Giả thiết rằng thực hiện điều này cần có 3500cal Biết khối lượng riêng của nước đá là
ρ = 1 g
cm 3, nhiệt dung riêng của nước là c = 1cal
g.K Phải tiêu thụ bao nhiêu lít nước đá để đốt cháy mỡ?
A 84,6 cm3 B 94,6 cm3 C 64,6 cm3 D 54,6 cm3
Câu 18: Có 10 người tập trung trong một căn phòng đóng kín, cách nhiệt có kích thước 5 m ×
10 m × 3 m Bỏ qua thể tích choán chỗ của người Giả sử tốc độ truyền nhiệt trung bình của mỗi người ra môi trường là 1800kcal/ngày Biết khối lượng riêng của không khí là 1,2 kg/m3 và nhiệt dung riêng của không khí coi như không đổi bằng 0,24kcal/kgoC Tính độ tăng nhiệt độ ( ∘C) không khí trong phòng sau 30 phút (Lấy hai chữ số thập phân sau dấu phẩy)
Câu 19: Khi đun sôi một lượng nước ở nhiệt độ phòng, cần cung cấp một năng lượng nhiệt là 30040 J
Để đun sôi một lượng nước cũng ở nhiệt độ phòng nhưng có khối lượng gấp đôi thì cần một lượng nhiệt có giá trị gần đúng nào sau đây?
Câu 20: 50 g đồng được nung nóng thì nhiệt độ tăng thêm 10∘C Nếu lượng nhiệt tương tự được truyền
cho 10 g nước thì độ tăng nhiệt độ của nước là (nhiệt dung riêng của đồng và của nước lần lượt
là 420 J
kg.K và 4200 J
kg⋅K)
Câu 21: Bảng bên dưới cho biết nhiệt dung của các nhôm và đồng
Nhiệt dung riêng ( J
Với cùng một nhiệt lượng nhận được, cả hai kim loại (có cùng khối lượng) đều nóng lên đến
100∘C Nếu nhiệt độ ban đầu của nhôm là 80∘C thì nhiệt độ ban đầu của đồng là
A 23, 7∘C B 13, 7∘C C 53, 7∘C D 43, 7∘C
Câu 22: Vật A và B có khối lượng bằng nhau Vật A giảm 20∘C thì tỏa ra nhiệt lượng QA Vật B thu nhiệt
lượng QB thì tăng thêm 15∘C Biết QB= 2QA Tỉ số giữa nhiệt dung riêng của A so với nhiệt dung riêng của B là
A 3
3
Câu 23: Một lượng nước và một lượng rượu có thể tích bằng nhau được cung cấp các nhiệt lượng tương
ứng là Q1 và Q2 Biết khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3 và của rượu là 800 kg/m3, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K và của rượu là 2500 J/kg.K Để độ tăng nhiệt độ của nước và rượu bằng nhau thì:
A Q1 = Q2 B Q1 = 1,25Q2 C Q1 = 1,68Q2 D Q1 = 2,10Q2
Câu 24: Một chất xác định có khối lượng 5 kg nếu nhận nhiệt lượng Q thì nhiệt độ tăng thêm Δt, nếu nhận
nhiệt lượng Q + 2500 J thì nhiệt độ tăng thêm Δt + 2∘C Nhiệt dung riêng của chất này là
A 500 J/(kg ⋅ K) B 250 J/(kg K) C 2500 J/(kg K) D 1250 J/(kg K) Câu 25: Một ấm điện khi hoạt động bình thường thì tiêu thụ điện năng với công suất 1100 W và hiệu suất
70% Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/(kg.K) Nếu dùng ấm điện này để đun nóng 2
kg nước trong 1 phút thì nhiệt độ của nước tăng thêm
A 3, 5∘C B 5, 5∘C C 6, 8∘C D 7, 8∘C
Trang 4Câu 26: Hình vẽ bên là một thông tin cơ bản của một ấm nước siêu tốc:
Biết khối lượng riêng của nước là ρ = 1000kg
m 3, nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J
kg.K Biết rằng nhiệt độ ban đầu của nước là nhiệt độ phòng 25∘C Hiệu suất của ấm là
Câu 27: Một dòng điện cường độ I = 10A chạy qua dây dẫn bằng đồng có điện trở R = 2Ω (khối lượng
200 g) Biết rằng nhiệt dung riêng của đồng là c = 880 J
kg⋅K Cho rằng toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn được dây dẫn hấp thụ và tăng nhiệt độ Độ tăng nhiệt độ của dây dẫn sau khoảng thời gian 5ph dòng điện chạy qua nó là
A 111, 0∘C B 141, 5∘C C 340, 9∘C D 242, 6∘C
Câu 28: Một dây xoắn của ấm điện có tiết diện 0,2 mm2, chiều dài 10 cm Biết hiệu suất của ấm là 80%,
điện trở suất của chất làm dây xoắn là 5,4.10-5 m, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K, khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3 Nếu hiệu điện thế được đặt vào hai đầu dây xoắn là 220V thì để đun sôi 2 lít nước từ 150C cần thời gian bằng bao nhiêu phút (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 29: Máy nước nóng năng lượng mặt trời chứa 50 lít nước, nhận 4,2.106 J quang năng mỗi giờ Biết
nước có khối lượng riêng 1000 kg/m3 và nhiệt dung riêng 4200 J/(kg K) Nếu 40% quang năng máy hấp thụ chuyển thành nhiệt lượng làm nóng nước thì mỗi giờ nhiệt độ của nước tăng thêm
Câu 30: Trong một hệ đun nước bằng năng lượng Mặt Trời, năng lượng Mặt Trời thu thập từ những mặt
ngoài của phần góp, nó làm nước lưu thông qua các ống của phần góp Bức xạ Mặt Trời đi vào trong phần góp qua các lớp phủ trong suốt, làm nóng nước trong ống Nước này được bơm vào các bình chứa Giả thiết rằng hiệu suất của toàn bộ hệ là 20% (nghĩa là có 80% năng lượng Mặt Trời thoát ra khỏi hệ) Hỏi diện tích của phần góp là bao nhiêu khi cần nâng nhiệt độ của 200l nước trong bình chứa từ 20∘C lên đến 40∘C trong 1 h Biết cường độ của ánh sáng Mặt Trời tới
là 700W
m 2 và nhiệt dung riêng của nước là c = 4200 J
kg⋅K Khối lượng riêng của nước ρ =
1000kg
m 3
A 5,42m2 B 6,36 m2 C 6,67 m2 D 33,3m2
Câu 31: Thùng nhôm, khối lượng 1,2 kg, đựng 4 kg nước ở 90∘C Cho biết: nhôm có c1 = 0,92 (kJ/kg.K),
nước có c2 = 4,186 (kJ/kg.K) Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiệt độ hạ còn 30∘C bằng bao nhiêu kJ (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 32: Một ấm đồng khối lượng 300 g chứa 1 lít nước ở nhiệt độ 15∘C Hỏi phải đun trong bao nhiêu
lâu thì nước trong ấm bắt đầu sôi? Biết trung bình mỗi giây bếp truyền cho ấm một nhiệt lượng
là 500 J Bỏ qua sự hao phí về nhiệt ra môi trường xung quanh Lấy nhiệt dung riêng của đồng
là 380 J/kg.K và của nước là 4186 J/kg.K
Câu 33: Một chiếc nồi bằng nhôm chứa 2 kg nước có nhiệt độ ban đầu 10oC Để làm sôi nước trong nồi
cần một nhiệt lượng Q = 779760 J Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200 J/kg.K, 880 J/kg.K Khối lượng của nồi bằng bao nhiêu kg?
Trang 5Câu 34: Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng 300 gam thì sau thời gian
t1 = 10 phút nước sôi Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K; c2 = 880J/kg.K Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi? Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn
Câu 35: Có một bếp dầu A, và hai ấm nước B, C làm bằng nhôm chứa nước ở cùng một nhiệt độ Biết khối
lượng của ấm là m = 0,5 kg, của nước ở ấm B và C tương ứng là m1 và 2m1 Nếu dùng bếp A
để đun ấm nước B thì sau thời gian t1 = 12 phút nước sôi Nếu dùng bếp A để đun ấm nước C thì sau khoảng thời gian t2 = 20 phút nước sôi Cho rằng nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn và việc hao phí ra môi trường không đáng kể Cho nhiệt dung riêng của ấm nhôm và nước lần lượt là c = 880 J
kg⋅K và c1 = 4200 J
kg⋅K Khối lượng m1 bằng