Biện pháp giúp học sinh giải bài tập về phương trình cân bằng nhiệt ở môn vật lý khối 8

Chúng ta ai cũng biết ai cũng biết để giải được một bài tập Vật lý nói chung và bài tập về phương trình cân bằng nhiệt nói riêng, thì vấn đề quan trọng nhất quyết định việc giải được hay không và kết quả có chính xác hay không, đó chính là bước tóm tắt bài toán. Đây là bước cực kỳ quan trọng quyết định toàn bộ quy trình giải một bài toán Vật lý. Mà qua tìm hiểu thì đây chính là khâu yếu nhất của hầu hết các em học sinh, không chỉ ở trường THCS An Hòa mà gần như đây là điểm yếu chung của học sinh trong toàn huyện. Đối với bài toán phương trình cân bằng nhiệt do có từ 2 vật tham gia trao đổi nhiệt với nhau. Do đó, trước hết ta phải hướng dẫn để học sinh biết được vật nào tỏa nhiệt và vật nào thu nhiệt, bằng cách dựa vào nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ khi cân bằng nhiệt. Nếu nhiệt độ của vật lúc cân bằng nhỏ hơn nhiệt độ ban đầu của nó thì vật đó là vật tỏa nhiệt, ngược lại thì vật đó là vật thu nhiệt. Khi đã xác định được vật tỏa nhiệt và thu nhiệt yêu cầu học sinh tóm tắt các đại lượng theo đề bài đã cho, nhưng chú ý ta yêu cầu học sinh tóm tắt tất cả các đại lượng có liên quan đến vật tỏa nhiệt trước (m1, c1, t1) rồi đến vật thu nhiệt (m2, c2, t2) và sau cùng là nhiệt độ lúc cân bằng là t. Nhắc học sinh chú ý đơn vị của khối lượng phải là kg, nếu bài toán cho đơn vị khác thì phải yêu cầu học sinh đổi ra kg......

PHỤ LỤC 1 :

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc PHIẾU ĐĂNG KÝ SÁNG KIẾN

1 Họ và tên người đăng ký:

2 Chức vụ: Giáo viên

3 Đơn vị công tác: Trường THCS Châu lăng

4 Nhiệm vụ được giao trong đơn vị: Giảng dạy Vật lý khối 6 và khối 8

5 Tên đề tài sáng kiến: Biện pháp giúp học sinh giải bài tập về phương trình cân bằng nhiệt ở môn Vật lý khối 8

6 Lĩnh vực đề tài sáng kiến: giải pháp tác nghiệp

7 Tóm tắt nội dung sáng kiến:

- Thực trạng ban đầu trước khi áp dụng sáng kiến

- Sự cần thiết phải áp dụng sáng kiến

- Nội dung sáng kiến

* Các phương pháp :

+ Tóm tắt bài toán :

Chúng ta ai cũng biết ai cũng biết để giải được một bài tập Vật lý nói chung

và bài tập về phương trình cân bằng nhiệt nói riêng, thì vấn đề quan trọng nhất quyết định việc giải được hay không và kết quả có chính xác hay không, đó chính là bước tóm tắt bài toán Đây là bước cực kỳ quan trọng quyết định toàn bộ quy trình giải một bài toán Vật lý Mà qua tìm hiểu thì đây chính là khâu yếu nhất của hầu hết các em học sinh, không chỉ ở trường THCS An Hòa mà gần như đây là điểm yếu chung của học sinh trong toàn huyện

Đối với bài toán phương trình cân bằng nhiệt do có từ 2 vật tham gia trao đổi nhiệt với nhau Do đó, trước hết ta phải hướng dẫn để học sinh biết được vật nào tỏa nhiệt và vật nào thu nhiệt, bằng cách dựa vào nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ khi cân bằng nhiệt Nếu nhiệt độ của vật lúc cân bằng nhỏ hơn nhiệt độ ban đầu của nó thì vật đó là vật tỏa nhiệt, ngược lại thì vật đó là vật thu nhiệt Khi đã xác định được vật tỏa nhiệt và thu nhiệt yêu cầu học sinh tóm tắt các đại lượng theo đề bài đã cho, nhưng chú ý ta yêu cầu học sinh tóm tắt tất cả các đại lượng có liên quan đến vật tỏa nhiệt trước (m1, c1, t1) rồi đến vật thu nhiệt (m2, c2, t2) và sau cùng là nhiệt độ lúc cân bằng là t Nhắc học sinh chú ý đơn vị của khối lượng phải là kg, nếu bài toán cho đơn vị khác thì phải yêu cầu học sinh đổi ra kg

+ Giải bài toán :

Thông thường bài toán về phương trình cân bằng nhiệt sẽ có 3 bước giải cơ bản đó là:

Bước 1: Tìm nhiệt lượng vật tỏa ra, đó chính là Q1= m1c1 t1 = m1c1(t1 - t) Bước 2: Tìm nhiệt lượng vật thu vào, đó chính là Q2= m2c2 t2 = m2c2(t – t2)

Bước 3: Lập phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2

Nhắc học sinh thứ tự các bước giải nên cố định cho các bài khác nhau, tránh trường hợp bài này thì tìm nhiệt lượng tỏa ra trước, bài khác thì lại tìm nhiệt lượng thu vào trước Để học sinh tạo thành thói quen và không bị lẫn lộn giữa các công thức, nhất là các công thức của t1 và t2, đây là 2 đại lượng mà học sinh dễ sai nhất khi triển khai

Đối với từng bước thì yêu cầu học sinh thay số vào công thức và tính toán ra kết quả cụ thể của Q1 và Q2 Nếu đề bài chưa cho đầy đủ các đại lượng trong công thức thì cũng yêu cầu học sinh thế số vào công thức, đại lượng nào chưa cho thì giữ nguyên đại lượng đó và rút gọn công thức lại Sau khi đã tìm được Q1 và Q2 xong ta áp dụng phương trình cân bằng nhiệt Q1 = Q2 sẽ tìm ra đại lượng mà bài toán yêu cầu

8 Thời gian, địa điểm, công việc áp dụng sáng kiến:

Từ năm học 2017 - 2018 đến nay, tại Trường THCS Châu Lăng

9 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sang kiến :

- Từ sự quyết tâm đổi mới phương pháp giảng dạy và đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá, ngành giáo dục đã thu lại những kết quả đáng khích lệ Điều này được thể hiện qua các huy chương mà các em học sinh của nước ta thu được trên các đấu trường quốc tế Bên cạnh đó thì có một thực trạng đau lòng là đa số các em học sinh không làm được những bài tập đơn giản trong sách giáo khoa Đặc biệt là các bài tập

về phương trình cân bằng nhiệt ở môn Vật lý lớp 8

- Bài tập về phương trình cân bằng nhiệt ở lớp 8, nó không chỉ là nội dung quan trọng của chương trình học ở môn Vật lý trong học kỳ 2, mà nó là sự tiếp nối để các

em các bài tập về chương Điện học ở lớp 9 và đây cũng là một nội dung rất quan trọng trong các bài thi học sinh giỏi môn Vật lý cấp trung học cơ sở

- Mỗi giáo viên giảng dạy môn Vật lí rất trăn trở về cách giải bài tập sau mỗi tiết lí thuyết, trong khi bài tập thì nhiều và khó mà thời gian để thực hiện thì lại không

có nhiều Từ đó việc giải bài tập đối với học sinh là một vấn đề cực kì khó khăn, trong khi một số em lí thuyết nắm khá vững nhưng khi áp dụng lí thuyết đó vào giải bài tập thì các em lại không thực hiện được Cái khó ở dạng bài tập này là trong một đề bài có nhiều vật tham gia trao đồi nhiệt với nhau Từ đó dẫn đến có nhiều khối lượng, có nhiều nhiệt độ, nhiều nhiệt dung riêng của các chất… làm cho học sinh không biết tóm tắt bài toán và hiển nhiên là các em không làm được các bài tập dạng này Trong khi chương trình Vật lý 8 ở học kỳ 2 phần bài tập quan trọng lại là bài tập về phương trình cân bằng nhiệt Bên cạnh đó, ở học kỳ 2 môn Vật lý lại không có cột điểm thực hành

Từ những lý do đó mà thông thường kết quả ở học kì 2 của các em đạt rất thấp

- Qua gần nhiều năm giảng dạy ở môn Vật lý 8, cứ đến phần bài tập về phương trình cân bằng nhiệt, thì dù tôi có cố gắng giảng như thế nào thì học sinh cũng không làm được bài tập Bản thân tôi đã trăn trở rất nhiều, tôi luôn tìm biện pháp để khắc phục vấn đề này bằng cách tự học tập, nghiên cứu, thảo luận với các đồng nghiệp của

tổ trong trường (trong các cuộc họp tổ chuyên môn), trong các cuộc họp của hội đồng

bộ môn Tôi cũng tham khảo qua sách báo và may mắn là tôi đọc được một cuốn sách nói về cách thực hiện cải cách “Đổi mới phương pháp dạy học Vật lý trung học cơ sở”

của nhóm tác giả: Nguyễn Phương Hồng, Trịnh Thị Hải Yến và Lê Thu Vinh – Nhà xuất bản giáo dục 2003 Đó là một nền tảng để tôi nghiên cứu, áp dụng cho phương pháp dạy học của mình Nhưng yếu tố quan trọng để tôi suy nghĩ là phải tìm ra một phương pháp giúp học sinh giải được bài tập về phương trình cân bằng nhiệt, nhằm giúp học sinh nắm được kiến thức một cách sâu sắc hơn và cũng để tạo một nền tảng vững chắc để các em học ở các lớp cao hơn Đó mới là mục tiêu lớn nhất của tôi và tôi

đã thành công với phương pháp của mình Hôm nay tôi muốn chia sẽ sự thành công của mình với các đồng nghiệp qua bài viết với chủ đề “Biện pháp giúp học sinh giải bài tập về phương trình cân bằng nhiệt ở môn Vật lý khối 8”

10 Đơn vị áp dụng sáng kiến:

- Trường THCS Châu lăng

- Toàn huyện

11 Kết quả đạt được :

+ Năm học : 2017-2018 :

TT MÔN,

Khối 8

(22,1%)

76 (52,4%)

36 (24,8%)

01 (0,7%)

/

+ Năm học : 2018-2019 :

TT MÔN,

Khối 8

(15%)

81 (62,8%)

30 (22,2%)

+ Năm học : 2019 - 2020 :

TT MÔN,

Khối 8

(21%)

78 (54,5%)

35 (24,5%)

Châu lăng, ngày 24 tháng 10 năm 2019

Tác giả

(họ, tên, chữ ký)

Lê Quốc Tịnh

PHỤ LỤC 2 :

PHÒNG GD-ĐT TRI TÔN

TRƯỜNG THCS CHÂU LĂNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Châu Lăng, ngày 17 tháng 01 năm 2019

BÁO CÁO Kết quả thực hiện sáng kiến, cải tiến, giải pháp kỹ thuật, quản lý, tác nghiệp, ứng dụng tiến bộ kỹ thuật hoặc nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng

I- Sơ lược lý lịch tác giả:

- Họ và tên: LÊ QUỐC TỊNH Nam, nữ: Nam

- Ngày tháng năm sinh: …/ /1984

- Nơi thường trú: Sơn Đông – Nhà Bàng – Tịnh Biên – An Giang

- Đơn vị công tác: THCS Châu Lăng

- Chức vụ hiện nay: Giáo viên

- Lĩnh vực công tác: Giảng dạy Lý khối 6 và khối 8

II Tên sáng kiến: Biện pháp giúp học sinh giải bài tập về phương trình cân bằng

nhiệt ở môn Vật lý khối 8

III Lĩnh vực: giải pháp tác nghiệp

IV- Mục đích yêu cầu của sáng kiến:

A Thực trạng ban đầu trước khi áp dụng sáng kiến:

- Những năm đầu khi mới ra trường, khi được phân công giảng dạy môn Vật lý

ở khối 8, bản thân tôi rất ngần ngại Vì tỉ lệ yếu kém của học sinh ở học kỳ 2 thường rất cao, mà nguyên nhân chính là do các em không làm được bài tập Không chỉ tỉ lệ yếu kém nhiều mà từ vấn đề không làm được bài tập, làm cho các em rất sợ học môn Vật lý Mặc dù tôi đã giảng dạy nhiệt tình tìm mọi cách để các em có thể giải được bài tập Tôi cũng đã hỏi thăm các đồng nghiệp khác thì tình trạng của họ cũng không khác

gì tôi

- Không chấp nhận với tình trạng đó, tôi quyết tâm tìm hiểu kĩ nguyên nhân tại sao các em không làm được bài tập Khi tìm hiểu qua nhiều năm thì tôi được biết các em không làm được bài tập dạng phương trình cân bằng nhiệt là do: các em không tóm tắt được đề bài, trong công thức có quá nhiều đại lượng tham gia, không chuyển đổi được công thức… Thật ra đây cũng là vấn đề mà bản thân giáo viên chúng tôi cũng đã biết nhưng chưa tìm ra cách để giải quyết Tìm hiểu được nguyên nhân tôi bắt tay vào giải quyết từng vấn đề mà học sinh vướn phải và cuối cùng tôi cũng đã

được đền đáp Học sinh đã thực hiện được các bài tập về phương trình cân bằng nhiệt một cách khá thành thạo, các em từ thái độ e ngại giải bài tập, sợ học môn Vật lý mà

đã chuyển sang thích thú giải bài tập dạng này và ngày càng ham thích học bộ môn Vật lý hơn, cũng nhờ đó mà tỉ lệ yếu kém của môn Vật lý ở học kỳ 2 ngày càng giảm (tỉ lệ yếu kém từ năm học trước đây rất cao, từ năm học 2017-2018 giảm đáng kể chỉ còn 0,7%, đến năm học 2018-2019 thì không còn học sinh yếu kém nữa)

B Sự cần thiết phải áp dụng sáng kiến

- Từ sự quyết tâm đổi mới phương pháp giảng dạy và đổi mới cách thức kiểm tra đánh giá, ngành giáo dục đã thu lại những kết quả đáng khích lệ Điều này được thể hiện qua các huy chương mà các em học sinh của nước ta thu được trên các đấu trường quốc tế Bên cạnh đó thì có một thực trạng đau lòng là đa số các em học sinh không làm được những bài tập đơn giản trong sách giáo khoa Đặc biệt là các bài tập

về phương trình cân bằng nhiệt ở môn Vật lý lớp 8

- Bài tập về phương trình cân bằng nhiệt ở lớp 8, nó không chỉ là nội dung quan trọng của chương trình học ở môn Vật lý trong học kỳ 2, mà nó là sự tiếp nối để các

em các bài tập về chương Điện học ở lớp 9 và đây cũng là một nội dung rất quan trọng trong các bài thi học sinh giỏi môn Vật lý cấp trung học cơ sở

- Mỗi giáo viên giảng dạy môn Vật lý rất trăn trở về cách giải bài tập sau mỗi tiết lý thuyết, trong khi bài tập thì nhiều và khó mà thời gian để thực hiện thì lại không

có nhiều Từ đó việc giải bài tập đối với học sinh là một vấn đề cực kì khó khăn, trong khi một số em lý thuyết nắm khá vững nhưng khi áp dụng lý thuyết đó vào giải bài tập thì các em lại không thực hiện được Cái khó ở dạng bài tập này là trong một đề bài có nhiều vật tham gia trao đồi nhiệt với nhau Từ đó dẫn đến có nhiều khối lượng, có nhiều nhiệt độ, nhiều nhiệt dung riêng của các chất… làm cho học sinh không biết tóm tắt bài toán và hiển nhiên là các em không làm được các bài tập dạng này Trong khi chương trình Vật lý 8 ở học kỳ 2 phần bài tập quan trọng lại là bài tập về phương trình cân bằng nhiệt Bên cạnh đó, ở học kỳ 2 môn Vật lý lại không có cột điểm thực hành

Từ những lý do đó mà thông thường kết quả ở học kỳ 2 của các em đạt rất thấp

- Qua nhiều năm giảng dạy ở môn Vật lý 8, cứ đến phần bài tập về phương trình cân bằng nhiệt, thì dù tôi có cố gắng giảng như thế nào thì học sinh cũng không làm được bài tập Bản thân tôi đã trăn trở rất nhiều, tôi luôn tìm biện pháp để khắc phục vấn đề này bằng cách tự học tập, nghiên cứu, thảo luận với các đồng nghiệp của

tổ trong trường (trong các cuộc họp tổ chuyên môn), trong các cuộc họp của hội đồng

bộ môn Tôi cũng tham khảo qua sách báo và may mắn là tôi đọc được một cuốn sách nói về cách thực hiện cải cách “Đổi mới phương pháp dạy học Vật lý trung học cơ sở” của nhóm tác giả: Nguyễn Phương Hồng, Trịnh Thị Hải Yến và Lê Thu Vinh – Nhà xuất bản giáo dục 2003 Đó là một nền tảng để tôi nghiên cứu, áp dụng cho phương pháp dạy học của mình Nhưng yếu tố quan trọng để tôi suy nghĩ là phải tìm ra một phương pháp giúp học sinh giải được bài tập về phương trình cân bằng nhiệt, nhằm giúp học sinh nắm được kiến thức một cách sâu sắc hơn và cũng để tạo một nền tảng vững chắc để các em học ở các lớp cao hơn Đó mới là mục tiêu lớn nhất của tôi và tôi

đã thành công với phương pháp của mình Hôm nay tôi muốn chia sẽ sự thành công của mình với các đồng nghiệp qua bài viết với chủ đề “Biện pháp giúp học sinh giải bài tập về phương trình cân bằng nhiệt ở môn Vật lý khối 8”

C Nội dung sáng kiến:

1 Cơ sở lý luận:

Từ xưa người ta đã có câu thành ngữ

“Học đi đôi với hành”, đây là vấn đề đáng để chúng ta suy ngẫm trong ngành giáo dục hiện nay Nếu trong cuộc sống thực tế hay trong lĩnh vực khoa học đặc biệt là trong môi trường giáo dục, nếu chỉ nói suông bằng lý thuyết thì không thể khắc sâu được kiến thức, mà phải vận dụng lý thuyết đó vào bài tập để kiểm nghiệm lại lý thuyết đã nêu ra Đặc biệt là môn Vật lý, là một môn học thực nghiệm, nó giải thích các vấn đề xung quanh cuộc sống hằng ngày, nó lôi cuốn người học, nó tạo cho người học sự đam

mê nếu các hiện tượng được giải thích một cách cụ thể, tường tận Trong chương trình học của học sinh thì các vấn đề đó lại được đề cập trong các bài tập, nên bài tập có vai trò rất quan trọng trong việc tạo nên sự hứng thú học tập của học sinh

Những năm đầu khi mới ra trường, khi được phân công giảng dạy môn Vật lý ở khối 8, bản thân tôi rất ngần ngại Vì tỉ lệ yếu kém của học sinh ở học kỳ 2 thường rất cao, mà nguyên nhân chính là do các em không làm được bài tập Không chỉ tỉ lệ yếu kém nhiều mà từ vấn đề không làm được bài tập, làm cho các em rất sợ học môn Vật lý Mặc dù tôi đã giảng dạy nhiệt tình tìm mọi cách để các em có thể giải được bài tập Tôi cũng đã hỏi thăm các đồng nghiệp khác thì tình trạng của họ cũng không khác gì tôi

Không chấp nhận với tình trạng đó, tôi quyết tâm tìm hiểu kĩ nguyên nhân tại sao các em không làm được bài tập Khi tìm hiểu qua nhiều năm thì tôi được biết các em không làm được bài tập dạng phương trình cân bằng nhiệt là do: các em không tóm tắt được đề bài, trong công thức có quá nhiều đại lượng tham gia, không chuyển đổi được công thức… Thật ra đây cũng là vấn đề mà bản thân giáo viên chúng tôi cũng đã biết nhưng chưa tìm ra cách để giải quyết Tìm hiểu được nguyên nhân tôi bắt tay vào giải quyết từng vấn đề mà học sinh vướn phải và cuối cùng tôi cũng đã được đền đáp Học sinh đã thực hiện được các bài tập về phương trình cân bằng nhiệt một cách khá thành thạo, các em từ thái độ e ngại giải bài tập, sợ học môn Vật lý Mà

đã chuyển sang thích thú giải bài tập dạng này và ngày càng ham thích học bộ môn Vật lý hơn, cũng nhờ đó mà tỉ lệ yếu kém của môn Vật lý ở học kỳ 2 ngày càng giảm

3 Các biện pháp tiến hành để giải quyết vấn đề :

3 1/ Tóm tắt bài toán :

- Chúng ta ai cũng biết ai cũng biết để giải được một bài tập Vật lý nói chung và bài tập về phương trình cân bằng nhiệt nói riêng, thì vấn đề quan trọng nhất quyết định việc giải được hay không và kết quả có chính xác hay không, đó chính là bước tóm tắt

bài toán Đây là bước cực kỳ quan trọng quyết định toàn bộ quy trình giải một bài toán Vật lý Mà qua tìm hiểu thì đây chính là khâu yếu nhất của hầu hết các em học sinh, không chỉ ở trường THCS Châu Lăng mà gần như đây là điểm yếu chung của học sinh trong toàn huyện

- Đối với bài toán phương trình cân bằng nhiệt do có từ 2 vật tham gia trao đổi nhiệt với nhau Do đó, trước hết ta phải hướng dẫn để học sinh biết được vật nào tỏa nhiệt và vật nào thu nhiệt, bằng cách dựa vào nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ khi cân bằng nhiệt Nếu nhiệt độ của vật lúc cân bằng nhỏ hơn nhiệt độ ban đầu của nó thì vật đó là vật tỏa nhiệt, ngược lại thì vật đó là vật thu nhiệt Khi đã xác định được vật tỏa nhiệt và thu nhiệt yêu cầu học sinh tóm tắt các đại lượng theo đề bài đã cho, nhưng chú ý ta yêu cầu học sinh tóm tắt tất cả các đại lượng có liên quan đến vật tỏa nhiệt trước (m1, c1, t1) rồi đến vật thu nhiệt (m2, c2, t2) và sau cùng là nhiệt độ lúc cân bằng là t Nhắc học sinh chú ý đơn vị của khối lượng phải là kg, nếu bài toán cho đơn vị khác thì phải yêu cầu học sinh đổi ra kg

* Ví dụ 1: Thả một quả cầu nhôm có khối lượng 150g được đun nóng tới

1000C vào một cốc nước ở 200C Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C Tính khối lượng của nước Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K

Để tóm tắt bài toán này trước hết ta cần gợi ý để học sinh tìm xem nhôm

là vật tỏa nhiệt hay thu nhiệt, bằng cách yêu cầu học sinh cho biết nhiệt độ ban đầu của nhôm là bao nhiêu, nhiệt độ lúc cân bằng là bao nhiêu, nhiệt độ lúc cân bằng lớn hơn hay nhỏ hơn nhiệt độ ban đầu, vậy nhôm là vật tỏa nhiệt hay thu nhiệt Thực hiện tương tự như vậy đối với nước, đề tìm ra vật tỏa nhiệt và vật thu nhiệt Khi đã xác định được nhôm là vật tỏa nhiệt và nước là vật thu nhiệt ta bắt đầu tóm tắt bài toán những đại lượng nào liên quan đến nhôm ta sẽ gắn nó với số 1 và những đại lượng nào liên quan với nước ta sẽ gắn nó với số 2 Phải nhắc học sinh chú ý đơn vị của khối lượng

có đúng là kg hay chưa nếu chưa thì phải đổi ra kg

Tóm tắt:

m1 = 150g = 0,15kg

c1 = 880J/kg.K

t1 = 1000C

t = 250C

c2 = 4200J/kg.K

t2 = 200C

m2 = ? kg

Cần đặc biệt lưu ý thêm với học sinh về từ ngữ của đề bài khi tóm tắt như: nước sôi (thì phải biết nhiệt độ lúc đó là 1000C), lít nước (mỗi lít nước là 1kg và phải tóm tắt theo đơn vị kg không tóm tắt khối lượng theo đơn vị lít Ví dụ: bài toán cho 2 lít nước thì phải tóm tắt là m=2kg không tóm tắt m=2 lít)

* Ví dụ 2: Muốn có 100 lít nước ở nhiệt độ 350C thì phải đổ bao nhiêu lít nước đang sôi vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 150C Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K

Đối với bài toán này tuy vật tỏa nhiệt và thu nhiệt đều là nước, nhưng ta vẫn yêu cầu học sinh xác định xem nước ở nhiệt độ nào là tỏa nhiệt nước ở nhiệt độ nào là thu nhiệt Vẫn yêu cầu học sinh dựa vào nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ lúc sau của nước

Tóm tắt:

m = 100kg

c1 = 4200J/kg.K

t1 = 1000C

t = 350C

c2 = 4200J/kg.K

t2 = 150C

m1 = ? kg

m2 = ? kg

Ở bài toán dạng này ta cần hướng dẫn để học sinh biết m chính là tổng của m1

và m2 Cũng nên thông tin thêm với các em đối với bài toán cho hai vật tham gia trao đổi nhiệt mà giống nhau mà không cho giá trị của nhiệt dung riêng, thì nhiệt dung riêng ta đặt chung là c và khi giải ta vẫn đưa vào công thức Khi ta lập phương trình cân bằng nhiệt ta sẽ đơn giản c ở hai vế đi

3 2/ Giải bài toán :

Thông thường bài toán về phương trình cân bằng nhiệt sẽ có 3 bước giải

cơ bản đó là:

- Bước 1: Tìm nhiệt lượng vật tỏa ra, đó chính là Q1= m1c1 t1 = m1c1(t1 - t)

- Bước 2: Tìm nhiệt lượng vật thu vào, đó chính là Q2= m2c2 t2 = m2c2(t – t2)

- Bước 3: Lập phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2

Nhắc học sinh thứ tự các bước giải nên cố định cho các bài khác nhau, tránh trường hợp bài này thì tìm nhiệt lượng tỏa ra trước, bài khác thì lại tìm nhiệt lượng thu vào trước Để học sinh tạo thành thói quen và không bị lẫn lộn giữa các công thức, nhất là các công thức của t1 và t2, đây là 2 đại lượng mà học sinh dễ sai nhất khi triển khai

Đối với từng bước thì yêu cầu học sinh thay số vào công thức và tính toán

ra kết quả cụ thể của Q1 và Q2 Nếu đề bài chưa cho đầy đủ các đại lượng trong công thức thì cũng yêu cầu học sinh thế số vào công thức, đại lượng nào chưa cho thì giữ nguyên đại lượng đó và rút gọn công thức lại Sau khi đã tìm được Q1 và Q2 xong ta áp dụng phương trình cân bằng nhiệt Q1 = Q2 sẽ tìm ra đại lượng mà bài toán yêu cầu

* Ví dụ 3: Thả một quả cầu nhôm có khối lượng 150g được đun nóng tới 1000C vào một cốc nước ở 200C Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C Tính khối lượng của nước Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K

Tóm tắt:

m1 = 150g = 0,15kg

c1 = 880J/kg.K

t1 = 1000C

t = 250C

c2 = 4200J/kg.K

t2 = 200C

m2 = ? kg

Giải Nhiệt lượng do quả cầu nhôm tỏa ra:

Q1= m1c1 t1 = m1c1(t1 - t)

Q1 = 0,15.880.(100 - 25) = 9.900 (J) Nhiệt lượng nước thu vào:

Q2= m2c2 t2 = m2c2(t – t2)

Q2 = m2 .4200 (25 - 20) = 21000.m2 (J)

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q1 = Q2

9.900 = 21000.m2

=> m2 = 9.900 : 21.000 = 0,47kg Trên đây là một bài toán đơn giản thường hay gặp đối với học sinh lớp 8 Tuy nhiên, trong một số sách bài tập, sách nâng cao thì các bài toán đồi hỏi ở các em mức độ cao hơn nhiều Các em ngoài việc phải biết thực hiện các bước giải trên để đưa ra một phuong trình mà trong đó có chứa 2 hoặc 3 ẩn số Bên cạnh đó các em còn phải biết khai thác hết các dữ kiện mà bài toán đã cho, để tìm thêm các mối quan hệ giữa các ẩn số đó để tạo ra các phương trình khác và sau đó ta kết hợp các phương trình đó lại để tìm ra các ẩn số của bài toán

* Ví dụ 4: Muốn có 100 lít nước ở nhiệt độ 350C thì phải đổ bao nhiêu lít nước đang sôi vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 150C Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K

Tóm tắt:

m = 100kg

c1 = 4200J/kg.K

t1 = 1000C

t = 350C

c2 = 4200J/kg.K

t2 = 150C

m1 = ? kg

m2 = ? kg

Giải Nhiệt lượng do nước sôi tỏa ra:

Q1= m1c1 t1 = m1c1(t1 - t)

Q1 = m1.4200 (100 - 35) = 273000.m1 (J) Nhiệt lượng do nước ở 150 thu vào:

Q2= m2c2 t2 = m2c2(t – t2)

Q2 = m2 42000.(35 - 15) = 84000.m2 (J)

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q1 = Q2

273000.m1 = 84000.m2

3,25m2 = m1 (1) Khối lượng nước cần pha là:

m = m1 + m2

100 = m1 + m2

=> m1 = 100 – m2 (2)

Từ (1) và (2) ta có:

3,25.m2 = 100 – m2

=> m2 = 23,5kg và m1 = 76,5kg

Như đã nói ở trên, đối với bài toán này do cùng một loại chất tham gia trao đổi nhiệt nên nhiệt dung riêng của chúng là như nhau, nên ta có thể không cần thế số của

nó vào công thức, mà ta giữ nguyên kí hiệu chữ của nó và khi thay vào phương trình cân bằng nhiệt ta sẽ đơn giản nó đi

Ngoài các dạng bài tập nói trên, bản thân đang ôn luyện cho học sinh thi học sinh giỏi văn hóa môn Vật lý, chính vì điều đó bản thân đưa thêm nhiều bài tập về phần Nhiệt học để học sinh giải, vì phần nhiệt chắc chắn sẽ có trong nội dung đề thi học sinh giỏi văn hóa

* Một số bài tập làm thêm :

Câu 1: Thả một miếng đồng có khối lượng 600 g vào

một bình chứa ở nhiệt độ 200C Nhiệt độ của nước sau khi cân bằng nhiệt là 800C Xác định nhiệt độ của miếng đồng trước khi thả vào nước Biết nhiệt lượng mất mát do bình hấp thụ và tỏa ra không khí bằng 20% nhiệt lượng ban đầu của miếng đồng Khối lượng nước là 500 g, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kgK, nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kgK

Câu 2 : Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m (kg) ở nhiệt độ t1 =

230C, cho vào nhiệt lượng kế lượng nước khối lượng 2m (kg) ở nhiệt độ t2 Sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước giảm 4,50C Tiếp tục đổ thêm vào nhiệt lượng kế 3m (kg) một chất lỏng khác (không tác dụng hóa học với nước) ở nhiệt độ t3 = 500C, khi

có cân bằng nhiệt lần thứ hai, nhiệt độ của hệ giảm 50C so với nhiệt độ cân bằng lần thứ nhất Tính nhiệt dung riêng của chất lỏng đã đổ thêm vào nhiệt lượng kế Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là c1 = 900 J/kgK và c2 = 4200 J/kgK Bỏ qua mọi mất mát nhiệt khác

Câu 3 : Có ba phích nước: Phích 1 chứa 300 g nước ở nhiệt độ 400C, phích 2 chứa nước ở nhiệt độ 800C, phích 3 chứa nước ở nhiệt độ 200C Người ta rót nước từ phích 2 và phích 3 vào phích 1 sao cho lượng nước trong phích 1 tăng gấp đôi và khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ trong phích 1 là t = 500C Tính lượng nước đã rót từ mỗi phích