vật lí 8

* Sự phụ thuộc của cơ năng: +Thế năng: -Thế năng hấp dẫn là Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất ,hoặc so với vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao -Thế

Một số kiến thức cần nhớ.

I / LÍ THUYẾT CĂN BẢN :

1 Cơ năng:

* Vật đó có cơ năng khi vật có khả năng thực hiện công cơ học

- Đơn vị cơ năng : Jun (J)

* Sự phụ thuộc của cơ năng:

+Thế năng:

-Thế năng hấp dẫn là Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất ,hoặc so với vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao

-Thế năng đàn hồi là Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật

* Khái niệm: Cơ năng của môt vật bằng tổng thế năng và động năng của nó

* Sự bảo toàn cơ năng: Trong quá trình cơ học , động năng và thế năng có thể chuyển hóa lẫn nhau, nhưng cơ

năng được bảo toàn

2 Cấu tạo chất.

* cấu tạo của các chất.

- Các chất được cấu tạo từ những hạt riêng biệt gọi là nguyên tử phân tử

- Giữa các nguyên tử phân tử có khoảng cách

- Giữa các nguyên tử có lực liên kết

- Các nguyên tử phân tử luôn chuyển động hỗn độn không ngừng

- Nhiệt độ của vật càng cao thì các phân tử cấu tạo lên vật chuyển động càng nhanh

* Thí nghiệm về chứng tỏ phân tử chuyển động.Chuyển động Bơ - rao , hiện tượng khuếch tán chứng tỏ các hạt chuyển động không ngừng

* hiện tượng chứng tỏ nguyên tử có khoảng cách là Hiện tượng đổ một ít muối vào cốc nước đã tràn đầy nó vẫn không tràn , ảnh chụp các nguyên tử silic chứng tỏ giữa các hạt có khoảng cách

3 Nhiệt năng:

* Khái niệm:

Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật Nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vậ càng lớn

* Cách thay đổi nhiệt năng

Nhiệt năng của vật có thể thay đổi bằng cách thực hiện công hoăc truyền nhiệt Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt Đơn vị nhiệt năng và nhiệt lượng là Jun

4 Các hình thức truyền nhiệt

- Có ba hình thức truyền nhiệt là: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt

a, Sự dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt năng từ phần này sang phần khác của một vat hoăc từ vật này sang vật khác

Chất rắn dẫn nhiệt tốt nhất, chất khí dẫn nhiệt kém nhất

b, 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 và chất khí c, Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia nhiệt đi thẳng Bức xạ nhiệt có thể xảy ra

cả ở trong chân không Vật có bề mặt xù xì thì hấp thụ bức xạ nhiệt tốt và bức xạ nhiệt chậm so với vật màu sáng,

5 Nhiệt lượng:

* Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên phụ thuộc vào khối lượng , độ tăng nhiệt độ và nhiệt dung riêng của chất làm vật

* Công thức tính nhiệt lượng vật thu vào là

Q = mc ∆t Q: Nhiệt lượng(J) ; m: Khối lượng (kg)

c: Nhiệt dung riêng (J/Kg.K )

với ∆t là độ tăng nhiệt độ ( ∆t = t2 - t1 )

* Công thức tính nhiệt lượng vật tỏa ra là

Q = mc ∆t với ∆t là độ giảm nhiệt độ (∆t = t1 - t2 )

* Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1kg chất đó tăng thêm 10 C

- VD NHiệt dung riêng của Đồng là 380J/kg.K có nghĩa là muốn là cho 1kg nước nóng thêm 10C cần truyền một nhiệt lượng là 380J

6 Phương trình cân bằng nhiệt.

*Nguyên lí truyền nhiệt.

- 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 :

Q tỏa ra = Q thu vào

7.Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

* Khái niệm:Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu là Đại lượng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt

cháy hoàn toàn gọi

Đơn vị năng suất tỏa nhiệt J/kg

VD: Năng suất tỏa nhiệt của than đá 27.106 J/kg có nghĩa là 1kg than đá bị đốt cháy hoàn toàn tỏa ra nhiệt lượng bằng 27.106J

* Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu bị đốt cháy:

Q = q.m

với Q: Nhiệt lượng(J) ; m: Khối lượng (kg) ; q: năng suất tỏa nhiệt (J/kg) II- Một số câu hỏi tự trả lời 1 Cơ năng , nhiệt năng có thể truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác như thế nào? 2.Khi xoa tay ta thấy chúng nóng lên Có phải tay nóng lên do nhận được nhiệt lượng không? Tại sao? 3 Đưa miếng đồng vào ngọn lửa thì nó nóng lên , đưa ra ngoài thì nó nguội đi Hỏi sự truyền nhiệt khi miếng đồng nóng lên và khi miếng đồng nguội đi có thực hiện bằng một cách không? Tại sao ? 4.Ném quả bóng lên cao : hãy mô tả chuyển động tiếp theo của nó cho đến khi quả bóng đứng yên trên mặt đất ; từ đó mô tả sự chuyển hóa năng lượng trong quá trình này 5.Tìm một thí dụ chứng tỏ một vật không phải lúc nào cũng có cơ năng nhưng lúc nào cũng có nhiệt năng 6.Gạo mới lấy từ máy xay xát ra đều nóng Tại sao ? 7.Nói rằng nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K , con số này cho biết điều gì? 8.Tại sao mùa lạnh sờ vào miếng kim loại thì lạnh hơn sờ vào miếng gỗ? Nhiệt độ của kim loại thấp hơn miếng gỗ ? 9.Bỏ cục nước đá lạnh vào nước, có phải nước đá đã truyền nhiệt lạnh sang nước không? Giải thích 10.Bỏ cục nước đá lạnh trên lon nước ngọt hay dưới lớn nhất nước ngọt thì lon nước ngọt mau lạnh Giải thích III- Bài tập : Câu 1: Một ấm nhôm có khối lượng 400g chứa 1 lít nước Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để đun sôi nước, biết nhiệt độ ban đầu của ấm và nước là 200C Giải: Tóm tắt (0,5đ) m1 = 400g = 0,4kg m2 = 2lít = 2kg c1 = 4200J/kg.K c2 = 880 J/kg.K t1 = 200C t2 = 1000C Q = ? Nhiệt lượng thu vào của nước là :

Q1 = 0,4.4200.80 = 134 000 (J)

Nhiệt lượng thu vào của ấm nhôm là:

Q2 = m2c2(t2- t1) = 2.880.80 = 1408(J)

Nhiệt lượng cần để dun sôi ấm nước là:

Q = Q1 + Q2 Q = 134 000 + 1408 = 135 808 (J) Đáp số: 135808J

CÂU 2: Lấy một cốc nước đầy và một thìa con muối tinh Cho muối dần vào nước cho đến khi hết thìa muối ta

vẫn thấy nước không tràn ra ngoài Hãy giải thích tại sao?

* Giải:Do các phân tử có kích thước là rất lớn nên không thể xen vào giữa các khoảng trống giữa các phân tử nước nên nước bị tràn ra ngoài

Các phân tử đường tan trong nước và các phân tử đường có kích thước đủ nhỏ để chen vào khoảng trống giữa các phân tử nước nên nước không bị tràn ra ngoài

Bài 25.4( SBT -34)

- Tóm tắt:

V= 2 l ⇒m 1 = 2 kg

m2 = 500 g = 0,5 kg

t1 = 150C

t2 = 1000c

c1 = 368 J/ kg.K

c2 = 4186 J/ kg.K

t = ?

Bài giải

Nhiệt lượng quả cân tỏa ra Qtoả = c1 m1 ( t1 – t) = 0,5.368.(100-t) Nhiệt lượng của nước thu vào :

Qthu = c2 m2 ( t - t2) = 2.4 186.(t- 15)

Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệtlượng thu vào nên

0,5.368.(100-t) = 2.4 186.(t- 15)

t = 16,820C Đáp số: t = 16,820C

Bài 25.5( SBT -34)

Người ta thả một miếng đồng khối lượng 600g ở nhiệt độ 1000C vào 2,5 kg nước Nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 300C Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ, nếu bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình nước và môi trường bên ngoài

- Tóm tắt:

m1 = 600 g = 0,6 kg

m 2 = 2,5 kg

t1 = 1000C

t = 300c

c1 = 380 J/ kg.K

c2 = 4200 J/ kg.K

∆ t = ?

Giải:

Nhiệt lượng tỏa ra của đồng là Qtoả = c1m1 ( t1 – t) = 0,6.380.70 = 15960 ( J)

Nhiệt lượng của đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng của nước thu vào : ⇒ Qthu = Qtoả = 15 960 (J)

Độ tăng nhiệt độ của nước là

Qthu = c2 m2 ∆ t = 11 400 (J)

⇒∆ t = 4200 2,515960 = 15,2 0C Đáp số: ∆ t = 15,20C

* Bài 2: Thả một miếng nhôm khối lượng 200g được đun nóng tới 1000C vào một cốc nước ở 200C sau một thời gian cả hai nhiệt độ đều bằng nhau bằng 300C Tính khối lượng của nướccoi chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau

- Tóm tắt:

m1 = 200 g = 0,2 kg

t1 = 1000C

t = 300c

c1 = 880 J/ kg.K

c2 = 4200 J/ kg.K

t 2= 200C

m 2 = ?

Giải:

Nhiệt lượng tỏa ra của nhôm là Qtoả = c1m1 ( t1 – t) = 0,2.880.70 = 12 320 ( J)

Nhiệt lượng của nhôm tỏa ra bằng nhiệt lượng của nước thu vào ⇒ Qthu = Qtoả = 12 320 (J)

Độ tăng nhiệt độ của nước là

Qthu = c2 m2 ∆ t = 12 320 (J)

⇒ m 2 =

2 2

12320 ( ) 4200.(30 20)

thu Q

Đáp số: 0,29 kg

*Bài 3: Người ta thả một miếng đồng khối luợng 0,5 kg vào 500g nước Miếng đồng nguội đi từ 800C xuống

200C Hỏi nuớc nhận được một nhiệt lượng là bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ?

- Tóm tắt:

m 1 = 0,5 kg

m2 = 500 g = 0,5 kg

t1 = 800c

t = 200c

c1 = 380 J/ kg.K

c2 = 4200 J/ kg.K

Qthu = ?

∆ t = ?

Bài giải.

Nhiệt lượng tỏa ra của nhôm là Qtoả = c1m1 ( t1 – t) = 0,5.380.60 = 11400 ( J)

Nhiệt lượng của đồngtỏa ra bằng nhiệt lượng của nước thu vào : ⇒ Qthu = Qtoả = 11 400 (J)

Độ tăng nhiệt độ của nước là

Qthu = c2 m2 ∆ t = 11 400 (J)⇒∆ t = 11400

4200 0,5 = 5,430C Đáp số: Qthu = 11 400 (J) ;∆ t = 5,430C

Bài 26.3( SBT -36)

Dùng bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nước từ 200C dựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5 Kg Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu tỏa ra làm nóng nước và ấm

Lấu nhiệt dụng riêng của nước là 4200J/kg.K, của nhôm là 880J/kg.K, Năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 46.106J/kg

- Tóm tắt:

V = 2l ⇒m1 = 2 kg

m 2 = 0,5 kg

t1 = 200C

t2 = 1000c

H= 30%

c1 = 880 J/ kg.K

c2 = 4200 J/ kg.K

q = 46.106J/kg

m3 = ?

Giải:

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là Q1 = m1.c1.( t2 - t1) = 2.4200.80 = 672 000(J) Nhiệt lượng cần truyền cho nhôm tăng từ 200C đến 1000C Q2 = m2.c2.( t2 - t1) = 0,5.880.80 = 35 200(J)

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước và ấm là:

Qi = Q1 + Q2 = 672000+ 35200 = 707 200(J) Hiệu suất của bếp là 30%

Ta có:

H = i

TP

Q

Q ⇒ QTP = 707200 707200.100 2357333( )

Q

Mặt khác: QTP = m3.q

⇒ m3 = 2735333 0,051( )

46000000

tp Q

kg

Đáp số: m3 = 0,051 kg

Bài tập:

Người ta dùng bếp dầu để đun sôi 3 lít nước từ 200C

a) Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước nói trên Biết nhiệt dụng riêng của nước là 4200J/kg.K

b) Tính lượng dầu hỏa cần dùng biết rằng chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu hỏa đốt cháy tỏa ra làm nóng nước cho biết năng suất tỏa nhiệtcủa dầu hỏa là 44.106J/kg

Tóm tắt:

V = 2l ⇒m = 2 kg

t1 = 200C

t2 = 1000c

H= 30%

c = 4200 J/ kg.K

q = 44.106J/kg

md = ?

Giải:

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là

Qi = m.c.( t2 - t1) = 3.4200.80 =1 008 000(J) Hiệu suất của bếp là 30%

Ta có:

H = i

TP

Q

Q ⇒ QTP = 1008000 1008000.100 3360000( )

Q

Mặt khác: QTP = m3.q

⇒ m3 = 33600000 0,076( )

44000000

tp Q

kg

Đáp số: m3 = 0,076 kg

Bài tập:

Người ta dùng bếp than để đun sôi 1,5kg nước ở 250C

a) Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước nói trên Biết nhiệt dụng riêng của nước là 4200J/kg.K

b) Tính lượng than cần dùng biết rằng chỉ có 40% nhiệt lượng do dầu hỏa đốt cháy tỏa ra làm nóng nước cho biết năng suất tỏa nhiệtcủa dầu hỏa là 14.106J/kg

- Tóm tắt:

m1 = 1,5 kg

m 2 = 0,5 kg

t1 = 250C

t2 = 1000c

H= 40%

c1 = 880 J/ kg.K

c2 = 4200 J/ kg.K

q = 14.106J/kg

m3 = ?

Giải:

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là Q1 = m1.c1.( t2 - t1) = 1,5.4200.75 = 472 500(J) Nhiệt lượng cần truyền cho nhôm tăng từ 200C đến 1000C Q2 = m2.c2.( t2 - t1) = 0,5.880.75 = 33 000(J)

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước và ấm là:

Qi = Q1 + Q2 = 472 500+ 33 000 = 505 500(J) Hiệu suất của bếp là 40%

Ta có:

H = i

TP

Q

Q ⇒ QTP = 505500 505500.100 1263750( )

Q

Mặt khác: QTP = m3.q

⇒ m3 = 1263750 0,09( )

14000000

tp Q

kg

Đáp số: m3 = 0,09 kg

Bài tập tham khảo: Người ta dùng bếp dầu để đun sôi 3 lít nước ở 200C

a) Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước nói trên Biết nhiệt dụng riêng của nước là 4200J/kg.K

b) Tính lượng dầu cần dùng Biết rằng chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu hỏa đốt cháy tỏa ra làm nóng nước cho biết năng suất tỏa nhiệtcủa dầu hỏa là 44.106J/kg

- Tóm tắt:

m1 = 3 kg

t1 = 200C

t2 = 1000c

H= 30%

c = 4200 J/ kg.K

q = 44.106J/kg

m3 = ?

Giải:

Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là

Qi = m1.c.( t2 - t1) = 3.4200.80 = 1008 000(J) Hiệu suất của bếp là 30%

Ta có:

H = i

TP

Q

Q ⇒ QTP = 1008000.100 3360000( )

Q

Mặt khác: QTP = m3.q

⇒ m3 = 3360000 0,076( )

44000000

tp Q

kg

Đáp số: m3 = 0,076 kg