SKKN một vài KINH NGHIỆM GIẢI các DẠNG bài tập NÂNG CAO PHẦN NHIỆT học TRONG bộ môn vật lý 8 ở TRƯỜNG THCS

Sáng kiến kinh nghiệm trung học cơ sở này quý thầy cô sẽ có nguồn tài liệu tham khảo hay, củng cố xây dựng phương pháp dạy hiệu quả, qua đó giúp các em học sinh tiếp thu bài tốt, nắm vững kiến thức phát triển tư duy trí tuệ. Sáng kiến kinh nghiệm tiểu học tập hợp các đề tài đa dạng mang tính ứng dụng cao như ứng dụng công nghệ thông tin trong trường học

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TÊN SÁNG KIẾN MỘT VÀI KINH NGHIỆM GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO PHẦN NHIỆT HỌC TRONG BỘ MÔN VẬT LÝ 8 Ở TRƯỜNG THCS

Quảng Ninh, tháng 10 năm 2018

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TÊN SÁNG KIẾN MỘT VÀI KINH NGHIỆM GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP NÂNG CAO PHẦN NHIỆT HỌC TRONG BỘ MÔN VẬT LÝ 8 Ở TRƯỜNG THCS

Họ và tên: Trương Thị Yến Nhi Chức vụ: Giáo viên

Đơn vị công tác: Trường THCS Hiền Ninh

Quảng Ninh, tháng 10 năm 2018

I NỘI DUNG

1 Lý do chọn sáng kiến

Trong các bộ môn khoa học tự nhiên thì Vật lý là một môn học rất quen thuộc và gần gủi với các em học sinh, do đó việc tạo hứng thú, yêu thích môn học

và lòng ham học hỏi của học sinh phụ thuộc rất nhiều vào nghiệp vụ sư phạm của giáo viên Trong khuôn khổ nhà trường phổ thông, bài tập Vật lý thường là những vấn đề không quá phức tạp, có thể giải được bằng những suy luận lô gic, bằng tính toán hoặc thực nghiệm dựa trên các quy tắc, phương pháp Vật lý đã quy định trong chương trình dạy học

Qua thực tế giảng dạy bộ môn Vật lý ở trường trung học cơ sở (THCS), tôi nhận thấy học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn, lúng túng khi giải các bài tập Vật

lý, điều này ít nhiều ảnh hưởng đến chất lượng dạy học cũng như chất lượng đội tuyển học sinh giỏi môn Vật lý

Trong chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý THCS thì nhiệt học là một trong bốn phần kiến thức Vật lý cơ bản Lượng kiến thức của phần này không nhiều so với các phần khác, bài tập của phần này cũng không quá khó nhưng để học sinh nắm vững và giải tốt các bài tập phần này thì đòi hỏi người giáo viên phải biết vận dụng thành thạo, nhuần nhuyễn các kiến thức về phần nhiệt học cũng như vận dụng thành thạo phương trình cân bằng nhiệt để giải các bài toán về nhiệt học Trong sáng kiến này tôi mạnh dạn đưa ra một số phương pháp, kỹ năng mà tôi đã đúc rút được trong quá trình dạy học để giải các dạng toán phần nhiệt học, hy vọng các bạn đồng nghiệp và các em học sinh có thể tham khảo làm tài liệu giảng dạy, học tập của mình

Xuất phát từ những lý do trên, tôi quyết định viết sáng kiến kinh nghiệm:

“Một vài kinh nghiệm giải các dạng bài tập nâng cao phần nhiệt học trong bộ môn vật lý 8 ở trường THCS”.

2 Điểm mới của sáng kiến

Trong nhiều năm công tác ở trường THCS, được trực tiếp giảng dạy bộ môn Vật lý và nhiều năm làm công tác bồi dưỡng học sinh giỏi Vật lý tôi nhận thấy phần nhiệt học có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực: Khoa học – Kỹ thuật và đời sống, đặc biệt phần này thường xuyên gặp trong các kỳ thi học sinh giỏi các cấp Chính vì lẽ đó tôi ấp ủ suy nghĩ, hướng tới viết đề tài này Đề tài này đã đáp ứng được một số tiêu chí sau:

a) Tính mới: Bổ sung đầy đủ phần lý thuyết và bài tập dưới dạng cơ bản, nâng cao theo từng cấp độ để học sinh có cách nhìn nhận một cách tổng thể b) Tính sáng tạo: Mở rộng phần lý thuyết và có đủ các dạng bài tập mà sách giáo khoa trong tiết học chính khóa chưa giới thiệu Có thêm các bài tập ví dụ và bài tập vận dụng

c) Tính khoa học: Trình bày nội dung lôgic, chính xác và hợp lý

II PHẦN NỘI DUNG

1 Thực trạng của nội dung cần nghiên cứu

Qua giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý, tôi nhận thấy việc định hướng giải bài tập định lượng phần nhiệt học của học sinh còn yếu những mặt sau:

+ Kỹ năng tìm hiểu đề bài: học sinh chưa xác định được đề bài cho yếu tố gì, cần phải tìm yếu tố nào; chưa xác định đúng đối tượng và các quá trình trao đổi nhiệt

+ Các bước giải bài tập: học sinh còn chưa thực hiện chính xác, đầy đủ các bước giải bài tập phần nhiệt học

+ Kỹ năng tính toán còn hạn chế

Với thực trạng trên nên khi gặp các dạng bài tập phần này học sinh còn lúng túng, không có hứng thú giải bài tập, kết quả bài làm không cao

Vậy nguyên nhân nào làm cho các em không có định hướng giải bài tập phần nhiệt như thế? Theo tôi có nhiều nguyên nhân trong đó có nguyên nhân khách quan và chủ quan:

*Nguyên nhân khách quan

+Phòng thực hành ở trường THCS chưa đáp ứng được yêu cầu đối với bộ môn

+Trang thiết bị phục vụ cho giảng dạy không có chất lượng, cùng một loại

đồ dùng khi thí nghiệm lại có các kết quả khác nhau nên việc xử lý kết quả để rút

ra kiến thức không thể thực hiện được, từ đó học sinh không hứng thú học tập + Tài liệu tham khảo còn ít, chưa phân dạng bài tập và phương pháp giải + Chương trình sách giáo khoa Vật lý 8 toàn bộ các tiết dạy đều là lý thuyết, không có tiết bài tập nên giáo viên chưa rèn luyện kỹ năng giải bài tập cho học sinh Trong khi đó ở lớp 6, 7 các em ít được làm quen với bài tập định lượng nhất

là phần nhiệt học

*Nguyên nhân chủ quan

Về phía giáo viên:

+ Phương pháp truyền đạt kiến thức của giáo viên đạt hiệu quả chưa cao Việc nghiên cứu đầu tư để sử dụng phương pháp dạy học mới vào bộ môn còn hạn chế

+ Một bộ phận học sinh còn lười học, lơ là, chưa chú ý nghe giảng nên tiếp thu kiến thức chưa đầy đủ

+ Học sinh chưa có kỹ năng tính toán, khả năng suy luận còn nhiều hạn chế, không hứng thú với bộ môn

Kết quả khảo sát: Trước khi áp dụng sáng kiến tôi đã cho học sinh khối 8 làm bài kiểm tra phần nhiệt học, kết quả như sau:

Lớp Sĩ số SL Giỏi % SL Khá % Trung bình SL % SL Yếu % SL Kém %

Từ thực trạng trên đề tài đã cung cấp một số giải pháp cơ bản

2 Các giải pháp

2.1 Các kiến thức cần thiết phần nhiệt học Vật lý THCS

2.1.1 Công thức tính nhiệt lượng

* Trước hết giáo viên phải giúp học sinh hiểu được nhiệt lượng vật thu vào

để nóng lên phụ thuộc vào những yếu tố nào?

+ Khối lượng: m (kg)

+ Độ tăng nhiệt độ: t = t2 – t1 (oC hoặc oK)

Trong đó: t1 là nhiệt độ ban đầu, t2 là nhiệt độ cuối

+ Nhiệt dung riêng của chất làm vật: c (J/kg.K)

Nhiệt lượng vật thu vào: Q = m.c.t

2.1.2 Nguyên lí truyền nhiệt

Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:

+ Nhiệt 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 toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào

Qtoả ra = Qthu vào

2.1.3 Phương trình cân bằng nhiệt

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

Qtoả ra = Qthu vào

đó t = t1 – t2 (t1 là nhiệt độ ban đầu, t2 là nhiệt độ cuối) Phần này là phần cốt lõi

để giải toán Học sinh phải nắm vững vật toả nhiệt và vật thu nhiệt cũng như nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối và nhiệt độ cân bằng

2.1.4 Năng suất toả nhiệt của nhiên liệu (q)

Đại lượng vật lý cho biết nhiệt lượng toả ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn được gọi là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu

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

Q = q.m Trong đó: Q là nhiệt lượng do nguyên liệu bị đốt cháy tỏa ra (J)

q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg)

m là khối lượng nguyên liệu bị đốt cháy (kg) Hiệu suất : H =

tp

i

Q

Q

100%

2.1.5 Sự chuyển thể các chất

+ Đa số các chất chỉ chuyển thể khi đạt đến một nhiệt độ xác định gọi là nhiệt chuyển thể Trong suốt quá trình chuyển thể, nhiệt độ của khối chất không thay đổi

+ Nhiệt lượng vật cần thu vào (tỏa ra) để chuyển thể ở nhiệt độ chuyển thể được tính bởi công thức: Q  m 

+ Nhiệt lượng có thể được truyền qua ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ nhiệt

+ Nhiệt luôn được truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn cho đến khi hai vật

có nhiệt độ bằng nhau

2.2 Các bước chung để giải bài tập nhiệt học

Bước 1: Đọc kĩ đề bài, tóm tắt

Giáo viên cho học sinh đọc kĩ đề bài, bài toán cho biết những đại lượng nào, phải tìm đại lượng nào Sau đó tóm tắt bằng các kí hiệu vật lý, đổi đơn vị nếu cần

Bước 2: Xây dựng lập luận:

Tìm mối quan hệ giữa ẩn số phải tìm và các dữ kiện đã cho trực tiếp thông qua các công thức hoặc gián tiếp qua các phép biến đổi

Bước 3: Giải toán

Lưu ý: cho học sinh giải phương trình chữ trước, sau đó thu gọn phương trình chữ rồi mới thay các số liệu đã cho để đi đến kết quả

Bước 4: Kiểm tra, biện luận

Sau khi giải xong, ta tiến hành kiểm tra xem cách giải trên có đúng không?

Đã phù hợp với thực tế chưa? Đơn vị đã đúng chưa? Có cùng thứ nguyên không?

2.3 Phương pháp giải các dạng bài tập nhiệt học nâng cao

2.3.1 Dạng toán tính nhiệt lượng và các đại lượng liên quan

*Phương pháp giải: Áp dụng công thức tính nhiệt lượng

+ Nhiệt lượng một vật thu vào để nóng lên: Q thu m.c t m.c.(t2  t1) Với

)

(t 2 t1

+ Nhiệt lượng một tỏa ra để lạnh đi: Q toa m.c t m.c.(t1  t2 ) Với (t 1 t2)

riêng của nước và của nhôm lần lượt là c1 = 4200J/kg.K , c2 = 880J/kg.K

Phân tích bài: Đọc bài toán ta thấy có hai đối tượng tham gia thu nhiệt là:

2000cm3 nước ở 200c và 500g nhôm ở 200c

Vậy nhiệt lượng để đun sôi ấm nước bằng nhiệt lượng cung cấp cho nước để nó

từ 200C đến 1000C

Từ sự phân tích đó ta có lời giải sau:

Tóm tắt

m1 = 2kg

m2 = 0,5kg

c1 = 4200J/kg.K

c2 = 880J/kg.K

Tính: Q = ?

Giải

Nhiệt lượng cần để đun 2000cm3 nước từ 200C đến 1000C là:

Q1 = m1.c1 t = 2.4200.(100-20) = 672000(J) Nhiệt lượng cần để đun 500g nhôm từ 200C đến 1000C là:

Q2 = m2.c2 t = 0,5.880.(100-20) = 35200(J) Nhiệt lượng cần để đun sôi ấm nước là:

Q = Q1+ Q2 = 672000 + 35200 = 707200(J)

*Ví dụ 2: Một bếp dầu đun sôi 1,25kg nước đựng trong ấm bằng nhôm khối

lượng 0,4kg thì sau thời gian t1  12phút nước sôi Nếu dùng bếp trên để đun 2,5

kg nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi? Cho nhiệt dung riêng của nước và của nhôm lần lượt làc1  4200J /kg.K;c2  880J/kg.K Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn

Hướng dẫn:

Gọi Q1, Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun;

1, m

nhôm

Nhiệt lượng phải cung cấp cho mỗi lần:

t c m c

m

Q

t c m

c

m

Q













) (

) (

2 3 1

2

2

2 3 1

1

1

Do nhiệt tỏa ra một cách đều đặn, thời gian đun càng lâu thì nhiệt tỏa ra càng lớn Nghĩa là nhiệt cung cấp tỉ lệ thuận với thời gian nên Q=kt (với k là hằng số, t là thời gian)

Áp dụng cho hai lần đun ta có:

2

2

1

1

kt

Q

kt

Q





=>

2 3 1 1

2 3 1 2 1

2 1

2 1

2

c m c m

c m c m t

t t

t Q

Q











246 , 23 12 880 4 , 0 4200 25 , 1

880 4 , 0 4200 5 , 2 1 2 3 1

1

2 3 1

2













c m c

m

c m c

m

*Bài tập vận dụng

Một thỏi đồng có khối lượng 3,5 kg và nhiệt độ là 260oC Sau khi nó tỏa ra một nhiệt lượng 250kJ thì nhiệt độ của nó là bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380J/kg.K

2.3.2 Dạng toán liên quan đến sự trao đổi nhiệt

Loại 1: Trao đổi nhiệt chưa dẫn đến sự chuyển thể

*Phương pháp giải:

Dựa vào phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả ra = Qthu vào

Nếu hỗn hợp có hai chất: chất 1 có m1, c1, nhiệt độ ban đầu t1 và chất 2 có m2, c2, nhiệt độ ban đầu t2 Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ hỗn hợp là t

Ta có:

2 2 1 1

2 2 2 1 1 1 2

2 2 1

1

c m c m

t c m t c m t t t c m t t c

m















Nếu hỗn hợp gồm nhiều chất thì:

n n

n c n c m c

m c m

t c m t

c m t c m t















2 2 1 1

2 2 2 1 1 1

*Ví dụ 1: Một thau nhôm khối lượng 0, 5kg đựng 2kg nước ở 20 oC Thả vào

Tìm nhiệt độ của bếp lò Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước, đồng lần lượt là

c1 =880J/kg.K, c2 =4200J/kg.K, c3 =380J/kg.K Bỏ qua sự toả nhiệt ra môi trường

Hướng dẫn:

Gọi t0C là nhiệt độ củ bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng

Nhiệt lượng thau nhôm nhận được để tăng từ t1  200C đến t2 21,20C

) ( 2 1 1

1

1 m c t t

Nhiệt lượng nước nhận được để tăng từ t1  200C đến t2 21,20C

) ( 2 1 2 2

2 m c t t

Nhiệt lượng đồng toả ra để hạ từ t0C đến t2 21,20C

) ( 2

3 3

3 m c t t

Do không có sự toả nhiệt ra môi trường nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 Q1 Q2  m3c3(t' t2)  (m1c1m2c2)(t2  t1)

 t =

3 3

2 3 3 1 2 2 2 1

(

c m

t c m t t c m c

Thay số vào ta được t = 160,780C

*Chỳ ý: Dạng bài tập này cú thể yờu cầu tớnh khối lượng của vật tham gia vào

quỏ trỡnh trao đổi nhiệt, nhiệt dung riờng của vật tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt thỡ ta cũng giải tương tự

Cách giải:

Bớc 1: Phân tích đề bài tìm đối tợng toả nhiệt, đối tợng thu nhiệt

Bớc 2: Dùng công thức tính nhiệt lợng để tính nhiệt lợng toả ra, nhiệt lợng thu vào

Bớc 3: Dùng phơng trình cân bằng nhiệt Qtoả = Qthu để tính đại lợng cha biết theo

đề bài yêu cầu (Qtoả = tổng các nhiệt lợng toả ra, Qthu = tổng các nhiệt lợng thu vào)

*Vớ dụ 2: Thả một quả cầu nhụm khối lượng 0,15kg được nung núng tới 100 oC vào một cốc nước ở 20 oC Sau một thời gian nhiệt độ của hệ thống là 25 oC Tớnh lượng nước ở trong cốc coi như chỉ cú quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau, lấy nhiệt dung riờng của nước bằng 4200J/kg.k, nhiệt dung riờng của nhụm bằng 880J/kg.K

Túm tắt

m1 = 0,15kg

c1 = 880J/kg.K

c2 = 4200J/kg.K

t1 = 100 oC

t2 = 20 oC

t3 = 25 oC

Tớnh: m = ?

Giải

Nhiệt lượng của quả cầu nhụm toả ra khi nhiệt độ hạ từ

100oC xuống 25oC là:

Q1 = m1.c1 t = 0,15.880.(100-25) = 0,15.880.75 = 9900J Nhiệt lượng của nước thu vào khi tăng nhiệt độ từ 20oC lờn

25oC là :

Q2 = m2.c2.t = m2.4200.(25-20) = m2.4200.5 = m2.21000J Theo phương trỡnh cõn bằng nhiệt ta cú:

Q1 = Q2  9900 = 21000.m2  m2 = 9900 : 21000

 m2 = 0,47kg

*Bài tập vận dụng

Bài 1: Thả miếng đồng khối lương 500g đó được nung núng ở 200oC vào cỏi

Cho rằng chỉ cú nước và đồng truyền nhiệt cho nhau Biết nhiệt dung riờng của nước bằng 4200J/kg.k , nhiệt dung riờng của đồng bằng 380J/kg.K

Bài 2: Để xỏc định nhiệt dung riờng cảu kim loại người ta bỏ vào nhiệt lượng kế

tới 100oC Nhiệt độ khi cú cõn bằng nhiệt là 20oC Tớnh nhiệt dung riờng của kim loại Bỏ qua nhiệt lượng làm núng nhiệt lượng kế và khụng khớ, lấy nhiệt dung riờng của nước bằng 4200J/kg.K

Loại 2: Trao đổi nhiệt cú sự chuyển thể của cỏc chất

*Phương phỏp giải:

Bước 1: - Xỏc định cỏc đối tượng tham gia vào quỏ trỡnh nhiệt

- Xỏc định xem từng đối tượng trải qua mấy quỏ trỡnh

- Xỏc định đối tượng toả nhiệt, đối tựng thu nhiệt

Bước 2: - Dựng cụng thức tớnh nhiệt lượng cho cỏc quỏ trỡnh

- Tớnh Qtoả, Qthu

- Dựng phương trỡnh cõn bằng nhiệt Qtoả = Qthu để tớnh đại lượng cần tỡm

Chỳ ý: ở bài tập trờn cú thể yờu cầu tớnh nhiệt độ ban đầu của nước đỏ hoặc

nước

*Ví dụ 1: Thả cục nước đá ở nhiệt độ t1= -50oC vào một lượng nước ở nhiệt độ t2

= 6 oC người ta thu được 25kg nước ở nhiệt độ 25oC Tính khối lượng nước đá và nước? Biết nhiệt dung riêng cảu nước đá và nước là c1= 1800J/kg.K,

c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg

Hướng dẫn:

Gọi khối lượng của cục nước đá ở -50oC và nước ở 60oC lần lượt là m1, m2

Vì ta thu được 25kg nước ở 250C nên ta có: m1 + m2 = 25 (1)

Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá từ -500C tăng nên 00C là:

Q1 = m1.c1 t = m1.1800.50 = 90000.m1

Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá ở 00c nóng chảy hoàn toàn là:

Q2 = m1  = m1.3,4.105 = 340000.m1

Nhiệt lượng cần thiết để m1kg nước ở 00C tăng nên 250C là:

Q3 = m1.c2 t = m1.4200.25 = 105000.m1

Nhiệt lượng thu vào của cục nước đá là:

Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = 90000.m1 + 340000.m1 + 105000.m1 = 535000.m1

Nhiệt lượng toả ra của m2 kg nước từ 600C hạ xuống 250C là:

Qtoả = m2.c2 t = m2.4200.35 = 147000.m2

Theo phương trình cân bằng nhiệt ta được: Qtoả = Qthu

147000.m2 = 535000.m1  147.m2 = 535.m1 (2)

Từ (1)  m1 = 25 - m2 thay vào (2) ta được 147.m2 = 535.(25-m2)

 147.m2 = 13375 - 535.m2

 682.m2 = 13375

 m2 = 19,6kg

 m1 = 25 - 19,6 = 5,4kg

Vậy khối lượng cục nước đá là: 5,4kg

khối lượng nước là: 19,6kg

*Ví dụ 2: Thả 400g nước đá vào 1kg nước ở 50C Khi có cân bằng nhiệt thì thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g Xác định nhiệt độ ban đầu của nước đá Biết nhiệt dung riêng cảu nước đá và nước là c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg

Hướng dẫn:

Bước 1: Bài toán có hai đối tượng tham gia vào quá trình nhiệt là:

- Nước đá ở t0C

- Nước ở 50C

Vì khi có cân bằng nhiệt thì thấy khối lượng nước đá tăng thêm 10g nên:

Nước ở 50C trải qua các quá trình là:

+ hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C

10g)

Nước đá ở t0C chỉ có một quá trình là tăng nhiệt độ từ t0C đến 00C

Vậy nước ở 50C toả nhiệt, nước đá ở t0C thu nhiệt

Bước 2: Nhiệt lượng cần để 1kg nước hạ nhiệt độ từ 50C xuống 00C là:

Q1 = m2.c2.t = 1 4200 5 = 21000J

Nhiệt lượng cần để 10g nước ở 00c đông đặc hoàn toàn là:

Q2 = m. = 0,01.3,4.105= 3400J

Nhiệt lượng toả ra của nước ở 50C là:

Qtoả = Q1 + Q2 = 21000 + 3400 = 24400J

Nhiệt lượng thu vào của nước đá tăng từ t0C nên 00C là:

Qthu = m1.c1 t = 0,4.1800.(-t) = - 720.t

Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có: Qtoả = Qthu  24400 = -720.t

 t = 24400:(-720) = - 340C

Vậy nhiệt độ ban đầu của nước đá là -340C

*Bài tập vận dụng: Thả một quả cầu bằng thép có khối lượng m1 = 2kg được

khối lượng là m2 = 2kg Tính khối lượng nước đá có trong hỗn hợp Biết nhiệt độ

460J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 3,4.105J/kg

Loại 3: Trao đổi nhiệt qua thanh và các vách ngăn

*Kiến thức

- Khi nhiệt được trao đổi qua thanh sẽ có một phần nhiệt lượng hao phí trên thanh dẫn nhiệt Nhiệt lượng này tỉ lệ với diện tích tiếp xúc của thanh với môi trường, tỷ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ của thanh dẫn với nhiệt độ môi trường và phụ thuộc vào chất liệu làm thanh dẫn

- Khi hai thanh dẫn khác nhau được mắc nối tiếp thì năng lượng có ích truyền trên hai thanh là như nhau Khi hai thanh dẫn khác nhau mắc song song thì tổng nhiệt lượng có ích truyền trên hai thanh đúng bằng nhiệt lượng có ích của hệ thống

- Khi truyền nhiệt qua các vách ngăn Nhiệt lượng trao đổi giữa các chất qua vách ngăn tỷ lệ với diện tích các chất tiếp xúc với các vách ngăn và tỷ lệ với

độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai bên vách ngăn

*Ví dụ: Trong một bình cách nhiệt chứa hỗn hợp nước và nước đá ở 0oC Qua thành bên của bình, người ta đưa vào một thanh đồng có một lớp cách nhiệt bao quanh Một đầu của thanh tiếp xúc với nước đá, đầu kia được nhúng trong nước sôi ở áp suất khí quyển Sau thời gian 12 phút thì nước đá ở trong bình tan hết Nếu thay thanh đồng bằng thanh thép có cùng tiết diện và cùng chiều dài thì nước

đá tan hết sau 38,4 phút Cho rằng nhiệt lượng truyền qua mỗi thanh phụ thuộc vào thời gian T, vào vật liệu làm thanh và hiệu nhiệt độ giữa hai đầu thanh theo công thức Q=k.t.T (với k là hệ số truyền nhiệt, tlà độ lớn độ chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu thanh, T là thời gian truyền nhiệt)

a Tìm tỉ số hệ số truyền nhiệt của thanh đồng so với thanh thép

b Cho hai thanh đó nối tiếp với nhau rồi cho đầu thanh đồng tiếp xúc với nước sôi thì nhiệt độ t tại điểm tiếp xúc giữa hai thanh là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

a Nhiệt lượng truyền qua thanh đồng và thanh thép lần lượt là:

2 2 2

1 1 1

T t k Q

T t k Q







