Bài 35: Phương trình cân bằng nhiệt

Đố biết khi nhỏ một giọt nước sôi vào một ca đựng nước nóng thì giọt nước truyền nhiệt cho ca nước hay ca nước truyền nhiệt cho giọt nước?. Nhiệt phải truyền từ vật có nhiệt năng lớn

Bµi 25

c©n b»ng nhiÖt

Kiểm tra bài cũ :

Hãy viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào khi nóng lên giải thích ý nghĩa, đơn vị của từng đại lượng cã mỈt trong công thức ?

 Q

 m

  t = t2– t1

  C

Trong đó :

là nhiệt lượng vật thu vào ( J ) là khối lượng của vật ( Kg )

là độ tăng nhiệt độ 0C (*K ) là nhiệt dung riêng ( J/Kg.K

Quan sát hình sau

Giọt nước sôi

Ca đựng nước nóng

Ai đúng, ai sai ?

Đố biết khi nhỏ một giọt nước sôi vào

một ca đựng nước nóng thì giọt nước

truyền nhiệt cho ca nước hay ca nước

truyền nhiệt cho giọt nước ?

Dễ quá ! Nhiệt phải truyền từ vật có

nhiệt năng lớn hơn sang vật có nhiệt

năng nhỏ hơn, nghĩa là từ ca nước sang

giọt nước.

Không phải ! Nhiệt phải truyền từ vật

có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ

thấp hơn, nghĩa là từ giọt nước sang ca

nước.

T 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT



I - Nguyên lí truyền nhiệt :

 1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

  2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại

  3- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào

Ví dụ minh hoạ như sau :

Vật A Nhiệt độ cao

Vật B Nhiệt độ thấp

Tiếp xúc nhau

Nhiệt lượng toả ra Nhiệt lượng thu vào

Nhiệt độ bằng nhau

Truyền nhiệt

T.29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT



I - Nguyên lí truyền nhiệt:

II - Phương trình cân bằng nhiệt :

Q toả ra Q thu vào

Nhiệt lượng toả ra cũng tính bằng công thức :

Em hãy nhắc lại công thức tính nhiệt lượng mà

vật thu vào ?

Q thu vào = m C t

Q toả ra = m C t

Trong đó : t = t1- t2

với t1là nhiệt độ đầu

t2 là nhiệt độ cuối

Trong đó : t = t2- t1

với t1là nhiệt độ đầu

t2 là nhiệt độ cuối

 1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

  2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại

  3- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào

T.29: PHệễNG TRèNH CAÂN BAẩNG NHIEÄT



I - Nguyeõn lớ truyeàn nhieọt:

II - Phửụng trỡnh caõn baống nhieọt :

III - Vớ duù veà duứng phửụng trỡnh caõn baống nhieọt :

Thaỷ moọt quaỷ caàu nhoõm khoỏi lửụùng 0,15kg ủửụùc ủun noựng tụựi 100 o C vaứo moọt coỏc nửụực ụỷ 20 o C Sau moọt thụứi gian, nhieọt ủoọ cuỷa quaỷ caàu vaứ cuỷa nửụực ủeàu baống 25 o C Tớnh khoỏi lửụùng nửụực, coi nhử chổ coự quaỷ caàu vaứ nửụực truyeàn nhieọt cho nhau.

Toựm taột :

m 1 = 0,15 Kg

C 1 = 880 J/Kg.K

t 1 = 100 o C

t = 25 o C

C 2 = 4200 J/Kg.K

t 2 = 20 o C

t = 25 o C

-m 2 = ? Kg

Nhieọt lửụùng quaỷ caàu nhoõm toỷa ra khi nhieọt ủoọ haù tửứ 100oC xuoỏng 25oC laứ :

Giaỷi

Q1 = m1.C1.( t1 t ) – = 0,15 880( 100 - 25 ) = 9900 (J)

N lửụùng nửụực thu vaứo ủeồ taờng nhieọt ủoọ tửứ 20oC leõn 25oC laứ :

Q2 = m2.C2.( t t – 2 ) = m2. 4200( 25 20) –

N lửụùng quaỷ caàu toỷa ra baống nhieọt lửụùng nửụực thu vaứo

m2 4200( 25 20) = 9900 (J) –

Q2 = Q1 =>

) 20 25

( 4200

9900

−

m2 =

Nêu các bước giải bài toán

T 29: PHệễNG TRèNH CAÂN BAẩNG NHIEÄT



I - Nguyeõn lớ truyeàn nhieọt:

II - Phửụng trỡnh caõn baống nhieọt : Q toaỷ ra = Q thu vaứo

Thaỷ moọt quaỷ caàu nhoõm khoỏi lửụùng 0,15kg ủửụùc ủun noựng tụựi 100 o C vaứo moọt coỏc nửụực ụỷ 20 o C Sau moọt thụứi gian, nhieọt ủoọ cuỷa quaỷ caàu vaứ cuỷa nửụực ủeàu baống 25 o C Tớnh khoỏi lửụùng nửụực, coi nhử chổ coự quaỷ caàu vaứ nửụực truyeàn nhieọt cho nhau.

Nhieọt lửụùng quaỷ caàu nhoõm toỷa ra khi nhieọt ủoọ haù tửứ 100oC xuoỏng 25oC laứ :

Giaỷi

Q1 = m1.C1.( t1 t ) – = 0,15 880( 100 - 25 ) = 9900 (J)

Q2 = m2.C2.( t t – 2 ) = m2. 4200( 25 20) –

m2 4200( 25 20) = 9900 (J) –

Q2 = Q1 =>

) 20 25

( 4200

9900

−

m2 =

III - Vớ duù veà duứng phửụng trỡnh caõn baống nhieọt :

Nêu các bước giải bài toán

B1: Xác định vật toả

nhiệt, vật thu nhiệt.

B2: Viết biểu thức

tính nhiệt lượng toả

ra của vật toả nhiệt.

B3: Viết biểu thức

tính nhiệt lượng thu

vào của vật thu

nhiệt.

B4: áp dụng phương

trình cân bằng nhiệt

để suy ra đại lượng

cần tìm.

Lưu ý : Khi có 2 vật trao đổi nhiệt với nhau và t là nhiệt độ chung của 2 vật khi xảy ra cân bằng nhiệt thì phương trình cân bằng nhiệt có thể được viết như sau: m c ( t – t ) = m c ( t – t )

T 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT



I - Nguyên lí truyền nhiệt:

II - Phương trình cân bằng nhiệt : Q toả ra = Q thu vào

III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :

IV - VËn dơng

C1: a)- Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200g nước đang sôi đổ vào 300g nước ở nhiệt độ trong phòng b)- Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giá trị của nhiệt độ tính được Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được

Giải

Tóm tắt câu a:

m1 = 200g = 0,2Kg ; C = 4200J/Kg.K t = ? oC

t1 = 100oC ; t2 = nhiệt độ phòng (25oC)

m2 = 300g = 0,3Kg

Nhiệt lượng mà 200g nước sôi tỏa ra : Q1 = m1.C.( t1 - t )

= 84000 – 840t

= 0,2 4200 (100 – t )

= 840.( 100 – t )

Nhiệt lượng mà 300g nước ở nhiệt độ trong phòng thu vào :

= 1260(t – 25) = 1260 t - 31500

Q 2 = m 2 C.( t –t 2 ) = 0,3.4200 ( t – 25 )

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có :

 84000+ 31500 = 1260 t + 840t

 115500 = 2100t  t =115500:2100  t = 55oC

ĐS : t = 55oC

IV - Vận dụng:

T 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT



I - Nguyên lí truyền nhiệt:

II - Phương trình cân bằng nhiệt :

III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :

C2 Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước Miếng đồng nguội đi từ 800C xuống 200C Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên bao nhiêu độ ?

C2 : Tóm tắt:

Đồng(toả) Nước (thu)

m1= 0,5kg m2 =500g =0,5kg

t1 = 800C c2 = 4200J/kg.K

t2 = 200C

c1 =380J/Kg.K

-

Q2 = ? t2 = ?

Giải

Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra

Q 1 = m 1 C 1 ( t 1 – t ) = 0,5.380.( 80 – 20 )

= 11400(J)

m2.C2 t = 11400(J) 0,5.4200 t = 11400

t = 5,43 o C

Nhiệt lượng nước thu vào: Q 2 = m 2 C 2 t

Theo phương trình cân bằng nhiệt: Q 2 = Q 1

ĐS : Q2 = 11400 J và nước nóng thêm 5,43oC

C3 ẹeồ xaực ủũnh nhieọt dung rieõng cuỷa moọt kim loaùi, ngửụứi ta boỷ vaứo nhieọt lửụùng keỏ chửựa 500g nửụực ụỷ nhieọt ủoọ 130C moọt mieỏng kim loaùi coự khoỏi lửụùng 400g ủửụùc nung noựng tụựi 1000C Nhieọt ủoọ khi coự caõn baống nhieọt laứ 200C Tớnh nhieọt dung rieõng cuỷa kim loaùi Boỷ qua nhieọt lửụùng laứm noựng nhieọt lửụùng keỏ vaứ khoõng khớ Laỏy nhieọt dung rieõng cuỷa nửụực laứ 4190J/kg.K

C3: Toựm taột:

Kim loaùi(toaỷ) Nửụực (thu)

m1= 400g m2 =500g

= 0,4kg =0,5kg

t1 = 1000C t’1 = 130C

t2 = 200C t2 = 200C

c2 =

4190J/kg.K

-c1 = ? teõn?

IV - Vaọn duùng:

T 29: PHệễNG TRèNH CAÂN BAẩNG NHIEÄT



I - Nguyeõn lớ truyeàn nhieọt:

II - Phửụng trỡnh caõn baống nhieọt :

III - Vớ duù veà duứng phửụng trỡnh caõn baống nhieọt :

Nhieọt lửụùng mieỏng kim loại toỷa ra

Q 1 = m 1 C 1 ( t 1 – t ) = 0,4.C 1 ( 100 – 20 ) Nhieọt lửụùng nửụực thu vaứo: Q 2 = m 2 C 2 t

= 0,5 4190 ( 20 – 13 ) = 14665 (J ) Theo phửụng trỡnh caõn baống nhieọt: Q 2 = Q 1

0,4.C1.80 = 14665(J)

C1 = 14665 : 32 = 458,281

460

C1 ≈ J/ kg độ

Kim loại đó là Thép

Củng cố :

•Phương trình cân bằng nhiệt được viết như thế nào ?

•Hãy nêu cách giải bài tập dùng: PT- CBN?

  1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

  2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại

_ Tìm xem có bao nhiêu vật trao đổi nhiệt với nhau, vật nào thu nhiệt, vật nào toả nhiệt? _ Nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của từng vật là bao nhiêu?

_ Nhiệt độ khi cân bằng là bao nhiêu? ( nhiệt độ hỗn hợp t)

Cho ba vật giống hệt nhau:

cách cho chúng tiếp xúc nhau sao cho kết quả cuối cùng mà vật B & vật C lại có nhiệt độ cao hơn vật A?

Về nhà:

25.7 trong sách bài tập vật lý 8

• Tìm hiểu trước các câu hỏi sau :

1/- Nhiên liệu là gì ?

2/- Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu có ý

nghĩa gì ?