skkn 2019-2020 Trần Ngọc

Trong chương trình Vật lí THCS, dạng bài tập nhiệt học là dạng cơ bản, hay và cónhiều tính thực tiễn, liên quan đến nhiều bộ môn khoa học, chính vì vậy mà chươngtrình vật lí 6, 8 mỗi lớp

MỤC LỤC

Trang

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ……… …

II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU……….………

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU………

IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU……… …

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… ……

VI DỰ ĐOÁN NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI ………

B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI ……….… …

II THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI ……….……

III CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI ………

1 Dạng 1 Tính nhiệt lượng và các đại lượng liên quan

2 Dạng 2 Bài toán liên quan đến trao đổi nhiệt

3 Dạng 3 Hao phí nhiệt ra môi trường bên ngoài

4 Dạng 4 Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu Hiệu suất của động cơ nhiệt 5 Dạng 5 Bài toán liên quan đến đồ thị

IV MỘT SỐ BÀI TẬP THAM KHẢO ………

V KẾT QUẢ CỦA VIỆC ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI ……… …………

VI KHẢ NĂNG ÁP DỤNG ĐỀ TÀI

VII Ý NGHĨA CỦA SÁNG KIẾN ………

C KẾT LUẬN I NHỮNG BÀI HỌC KINH NGHIỆM……….………

II KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT……… ….…

D TÀI LIỆU THAM KHẢO

3 3 3 4 4 4

5 6 6 6 8 13 15 17 22 23 24 24

25 25 26

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Trong quá trình phát triển, xã hội luôn đề ra những yêu cầu mới cho sự nghiệp đàotạo con người Chính vì vậy mà dạy Vật lý không ngừng được bổ sung và đổi mới đểđáp ứng với sự ra đời của nó và sự đòi hỏi của xã hội Vì vậy mỗi người giáo viên nóichung phải luôn luôn tìm tòi, sáng tạo, đổi mới phương pháp dạy học để đáp ứng vớichủ trương đổi mới của Đảng và Nhà nước đặt ra

Trong chương trình Vật lí THCS, dạng bài tập nhiệt học là dạng cơ bản, hay và cónhiều tính thực tiễn, liên quan đến nhiều bộ môn khoa học, chính vì vậy mà chươngtrình vật lí 6, 8 mỗi lớp đã dành trọn một chương Nhiệt Học để học sinh học tập vànghiên cứu Tuy nhiên thời lượng tiết bài tập để học sinh rèn luyện cách làm bài thì quá

ít Nên giáo viên không có nhiều thời gian để luyện tập dạng toán này cho học sinh

Bên cạnh đó các loại sách tham khảo chưa thực sự cụ thể hóa các dạng bài tập bồidưỡng, nói cách khác là chưa thực sự hướng dẫn cho học sinh nắm bắt các dạng bài tậpnày một cách nhanh nhất, hiệu quả nhất chưa thực sự đáp ứng yêu cầu

Bản thân tôi là một giáo viên được sự phân công của nhà trường phụ trách bồidưỡng đội tuyển HSG Vật lí của trường Qua quá trình giảng dạy tôi thấy: Khi gặp mộtbài tập Vật lí các em thường lúng túng trong việc nhận dạng tìm phương pháp giải, dẫnđến mất nhiều thời gian giải bài tập đó, trình bày lời giải dài dòng không khoa học hoặckhông giải được

Với kinh nghiệm của mình qua nhiều năm dạy học và nghiên cứu chương trìnhVật lí ở bậc trung học cơ sở; tôi đã đúc rút và đưa ra kinh nghiệm với tên gọi đề tài là:

“Phân dạng và phương pháp giải các bài tập nhiệt học trong chương trình Vật lí THCS”

II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

1 Đối tượng nghiên cứu.

Chương trình vật lí THCS hiện hành

Học sinh khá, giỏi ở trường THCS

2 Phạm vi nghiên cứu.

Các bài tập phần nhiệt học trong chương trình vật lý THCS

III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

Nhằm giúp các em nhận dạng được bài tập nhiêt học, có kĩ năng phân tích và tìmphương pháp giải một số bài tập Vật lí đối với từng dạng, biết trình bày cách giải khoahọc, dễ hiểu

Học sinh sau khi học và hiểu được những nội dung, phương pháp giải bài tập Vật

lí phần nhiệt học thì có thể áp dụng kiến thức đã học vào một số tình huống trong thực tếđời sống

Giúp các em tham dự các kỳ thi học sinh giỏi cấp Trường, cấp Huyện, cấp Tỉnh

và thi vào Trường Chuyên, kỳ khảo sát chất lượng của ngành đạt kết quả tốt nhất

Làm cho học sinh có hứng thú, đam mê học tập môn Vật lí, phát triển khả năng trítuệ Đặc biệt là tạo hành trang cho các em học tiếp chương trình THPT

IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

1 Nghiên cứu về tình hình dạy học và học vấn đề này ở nhà trường

2 Hệ thống hóa kiến thức và phương phương giải các bài tập nhiệt học

3 Đưa ra được những kó năng cần thiết khi giải các bài tập nhiệt học

4 Tạo ra sự đam mê tìm hiểu, nghiên cứu, sáng tạo trong việc dạy học môn vật lý

5 Tìm hiểu mức độ và kết quả đạt được khi triển khai đề tài

6 Phân tích rút ra bài học kinh nghiệm

V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Trong nhiều năm qua với mục đích đã xác định tôi tìm tòi các tài liệu có liên quanđến bài tập nhiệt học ghi chép phân dạng các bài tập

2 Phương pháp điều tra, khảo sát

Ban đầu tôi điều tra khảo sát hai vấn đề Thứ nhất là đối với học sinh khi tiếp cậncác bài tập nhiệt học xem các em có hứng thú không, khi giải gặp khó khăn như thế nào?

Có nhiều học sinh biết giải không? Thứ hai là đối với giáo viên khi giảng dạy vấn đề nàynhư thế nào? gặp khó khăn ở chổ nào? Khi dạy sử dụng tài liệu nào?

3 Phương pháp thử nghiệm.

Trước khi thực hiện đề tài tôi chọn một số học sinh lớp 8 khá, giỏi làm bài kiểmtra với một số bài tập về Nhiệt học

4 Phương pháp tổng kết kinh nghiệm.

Sau thử nghiệm tôi phân tích, đánh giá nguyên nhân tồn tại từ đó tìm ra giải phápkhắc phục tồn tại đó Qua đó tổng kết và đúc rút những kinh nghiệm để thực hiện đề tài

VI DỰ ĐOÁN NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI.

Dạng bài tập nhiệt học này thì nhiều sách tham khảo đã đưa ra và tài liệu liênquan đến dạng bài tập này nhưng cơ bản các sách tham khảo đang viết một cách dàn trải

và trong quá trình giải không đưa ra được những hướng dẫn về phương pháp cụ thể chotừng dạng nên học sinh rất khó hiểu Trong đề tài này tôi đã phân ra từng dạng, với cácdạng cụ thể với các phương án giải một cách phù hợp, dễ hiểu để học sinh nắm bắt mộtcách đơn giản nhất Do đó đề tài này là rất thiết thực, đối với cả giáo viên và học sinh

B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI:

1 Nhiệt năng, nhiệt lượng:

Các chất đều được cấu tạo từ phân tử, giữa các phân tử có khoảng cách và có lựcliên kết phân tử vì vậy phân tử có thế năng Các phân tử lại chuyển động nhiệt hỗn loạnkhông ngừng vì vậy phân tử có động năng Tổng động năng phân tử và thế năng phân tửcủa tất cả phân tử trong một vật gọi là nội năng của vật đó

Nội năng của một vật có thể thay đổi được bằng cách thực hiện công hoặc truyềnnhiệt (Gồm dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt)

Độ biến thiên nội năng của một vật do truyền nhiệt gọi là nhiệt lượng Đơn vị củanội năng và nhiệt lượng là Jun (J)

2 Khi cấp nhiệt lượng cho một vật thì nhiệt độ của nó tăng, hoặc xảy ra sự chuyển thể(nóng chảy, hóa hơi) Khi làm cho vật tỏa nhiệt thì nhiệt độ của nó giảm, hoặc chuyểnthể (đông đặc, ngưng tụ)

Nhiệt lượng do nhiệt độ của vật thay đổi được tính theo các công thức:

Qthu = mc(t2 - t1)Qtỏa = mc(t1 - t2)Nhiệt lượng khi vật chuyển thể: Q = m.

Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu được đốt cháy: Q = m.q

Trong đó: Khối lượng: m (kg)

Nhiệt dung riêng: c (J/kg.K)Nhiệt độ đầu: t1 (oC)

Nhiệt độ cuối: t2 (oC) Nhiệt nóng chảy:  (J/kg)Nhiệt hóa hơi: L (J/kg)Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu: q (J/kg)

3 Nguyên lý truyền nhiệt:

Nhiệt lượng chỉ 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 các vật bằng nhau thì ngừng lạiNhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào, tức là có phương trình cân bằngnhiệt: Qtỏa = Qthu

Từ những nội dung lý thuyết cơ bản đó ta có thể phân ra các dạng bài tập cơ bảnnhư sau để học sinh dễ tiếp cận:

Dạng 1 Tính nhiệt lượng và các đại lượng liên quan

Dạng 2 Bài toán liên quan đến trao đổi nhiệt

Dạng 3 Hao phí nhiệt ra môi trường bên ngoài

Dạng 4 Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu Hiệu suất của động cơ nhiệt

Dạng 5 Bài toán liên quan đến đồ thị

II THỰC TRẠNG CỦA ĐỀ TÀI:

Qua giảng dạy và đúc rút kinh nghiệm trong nhiều năm dạy học, việc học sinh tiếpthu kiến thức và vận dụng các kiến thức phần nhiệt học còn nhiều hạn chế, vì vậy kếtquả học tập chưa cao Sự nhận thức và ứng dụng thực tế cũng như vận dụng vào việcgiải các bài tập Vật lý chưa tốt Đặc biệt là phần nhiệt học còn yếu Đây cũng là thựctrạng chung của học sinh bậc THCS nói chung vì phần nhiệt các em mới bước đầu đượchọc tập chưa có nhiều kiến thức lý thuyết, trong lúc đó phần bài tập năng cao thì cần đòihỏi nhiều kiến thức vì vậy khi làm bài tập khó các em thường khó định hướng và tìmphương pháp giải

Bên cạnh đó, một số học sinh mặc dù trong đội tuyển HSG nhưng những kiến thức

cơ bản của các em về các dạng toán nhiệt học và cách định hướng giải còn chưa biết Bản thân tôi gặp không ít những khó khăn trong việc lựa chọn tài liệu giảng dạyphần nhiệt học Các tài liệu cũng chưa phân rõ các dạng bài tập Kinh nghiệm truyềnthụ kiến thức cho học sinh còn thiếu thốn Chính vì vậy tôi luôn tìm tòi nghiên cứu tàiliệu, phân dạng bài toán để học sinh dễ dàng nhận dạng một bài toán từ đó có hướng giảiquyết vấn đề nhanh nhất, nâng cao chất lượng và hiệu quả giảng dạy và tôi đã xây dựng

đề tài này

III CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI:

Trong quá trình nghiên cứu, giảng dạy bồi dưỡng học sinh giỏi phần nhiệt học tôi đã

chia ra một số dạng bài tập và phương pháp giải các dạng bài tập đó như sau:

1 Dạng 1: Tính nhiệt lượng và các đại lượng liên quan.

- Nhiệt lượng của một vật thu vào để nóng lên: Q = mc∆t = mc (t2 - t1 )

(Với t2 > t1 nên ∆t được gọi là độ tăng nhiệt độ của vật thu nhiệt)

- Nhiệt lượng tỏa ra để vật lạnh đi: Q = mc∆t = mc (t1 – t2 )

(Với t1 > t2 nên ∆t được gọi là độ giảm nhiệt độ của vật tỏa nhiệt)

Bài tập 1 Một bếp dầu đun sôi 1,25 kg nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng 0,4

kg thì sau thời gian t1 = 12 phút nước sôi Nếu dùng bếp trên để đun sôi 2,5kg nướctrong cùng điều kiện thì hết thời gian bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng của nước vànhôm là c1=4200J/kg.K: c2=880J/kg.K Biết nhiệt do bếp cung cấp một cách đều đặn

Giải

Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun:m1,m2 là khối lượng nước trong lần đun đầu va lần đun sau, m3 là khối lượng của ấmnhôm

Nhiệt lượng phải cung cấp cho mỗi lần là: Q1 = (m1c1 + m3c2) ∆t

Q2 = (m2c1 + m3c2) ∆t

Do nhiệt tỏa ra một cách đều đặn, thời gian đun càng lâu thì nhiệt tỏa ra càng lớn Nghĩa

là nhiệt lượng cung cấp tỉ lệ thuận với thời gian nên: Q = kt ( với k là hằng số , t là thờigian)

Áp dụng cho hai lần đun ta có : Q1 = kt1 và Q2 = kt2

Bài tập 2 Tính nhiệt dung riêng của miếng kim loại A, biết rằng phải cung cấp cho 5kg

kim loại này ở 200C một nhiệt lượng 57 kJ để nóng lên đến 500C, kim loại đó tên gì?Cho biết nhiệt dung riêng của một số kim loại như sau

Nhôm 880J/Kg.K; Thép 460J/kg.K; Đồng 380J/Kg.k ; Chì 130J/kg.K

Giải

Đổi 57 kJ = 57000J

Gọi c là nhiệt dung riêng của miếng kim loại A

Nhiệt lượng thu vào của miếng kim loại A để nhiệt độ tăng từ t1 =20 0C đến nhiệt độ

500C là:

Q = mc(t2 – t1) 2 1

57.1000

380 / kg.K ( ) 5(50 20)

Vậy kim loại đó là Đồng

Bài tập 3 Có một bếp dầu A và 2 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 lần lượt là m1 và2m1 Nếu dùng bếp A để đun ấm nước B thì sau thời gian t1 =12 ph nước sôi Nếu dùngbếp A để đun ấm nước C thì sau thời gian t2 = 20 phút nước sôi Cho rằng nhiệt do bếpcung cấp một cách đều đặn và việc hao phí ra môi trường không đáng kể cho nhiệt dungriêng của ấm nhôm và nước lần lượt là c = 880J/kg.K; c1= 4200J/kg.K Xác định giá trịcủa m1?

Giải

Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp của bếp A cho ấm nước B và C

Nhiệt lượng phải cung cấp cho mỗi bếp là: Q1 = (m1c1 + mc) ∆t

Q2 = (2m1c1 + mc) ∆t

Do nhiệt tỏa ra một cách đều đặn, thời gian đun càng lâu thì nhiệt tỏa ra càng lớn Nghĩa

là nhiệt lượng cung cấp tỉ lệ thuận với thời gian nên: Q = kt ( với k là hằng số, t là thờigian)

Áp dụng cho hai ấm ta có : Q1 = kt1 và Q2 = kt2

Từ Q1 và Q2 ta có

2 Dạng 2: Bài toán liên quan đến sự trao đổi nhiệt.

Trong dạng bài tập này ta cần phân ra hai loại khác nhau để học sinh dễ tiếp cận và giảiđược

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

Phương pháp: Dựa vài phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa = Qthu

- 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: m1c1(t1 – t) = m2c2(t –t2)

1 1 1 2 2 2

1 1 2 2

m c t m c t t

m c m c





- Nếu hỗn hợp gồm nhiều chất thì: ∑Qtỏa = ∑ Qthu

Từ hai chất ta khái quát cho n chất như sau:

 m3t3 - m3t2 = 100m2 - m2t3  t3(m3 + m2) = 100m2 + m3t2

 t3 = \f(100m2+m3t2,m3+m2

Thay số với m3 = m2 + 50 = 600g = 0,6kg; m2 = 50g = 0,05kg; t2 = \f(397,12 0C

Ta có: t3 ≈ 38,2 0C

Ghi chú: Ở bài tập trên, giáo viên cần chú ý cho học sinh khối lượng nước trong bình

sẽ tăng lên thêm m 2 sau mỗi lần đổ Từ bài toán đó, ta có bài toán sau:

Bài tập 2 Một khối sắt có khối lượng m ở nhiệt độ 1500C khi thả vào một bình nước thìnhiệt độ của nước tăng từ 200C lên 600C Sau đó thả tiếp khối sắt thứ hai có khối lượng \f(m,2 ở nhiệt độ 1000C thì nhiệt độ cuối cùng của nước là bao nhiêu? Coi như chỉ có sựtrao đổi nhiệt giữa các khối sắt và nước

Giải:

Gọi khối lượng nước trong bình là M

Khi thả khối sắt có khối lượng m ở nhiệt độ 1500C vào bình vì nhiệt độ tăng từ 200C lên

600C nên ta có phương trình cân bằng nhiệt:

Mc1(60 - 20) = mc2(150 - 60)  40Mc1 = 90mc2  Mc1 = \f(9,4 mc2 (1)

Gọi t là nhiệt độ cân bằng khi thả tiếp khối sắt thứ hai có khối lượng \f(m,2 ở nhiệt độ

1000C vào bình có M nước và m sắt cùng ở nhiệt độ 600C Khi đó phương trình cân bằngnhiệt là:

Bài tập 3 Có hai bình cách nhiệt Bình I chứa m1 = 2kg nước ở t1 = 200C, bình II chứam2 = 4kg nước ở t2 = 600C Người ta rót một lượng nước từ bình I sang bình II, sau khicân bằng nhiệt, người ta lại rót một lượng nước như thế từ bình II sang bình I Nhiệt độcân bằng ở bình I lúc này là t1’ = 21,950C Bỏ qua mọi mất mát nhiệt

a) Tìm lượng nước m trong mỗi lần rót và nhiệt độ cân bằng ở bình II

b) Cứ thực hiện nhiều lần rót như trên thì nhiệt độ mỗi bình là bao nhiêu?

Giải:

a) Sau khi rót lượng nước m từ bình I sang bình II Gọi nhiệt độ cân bằng ở bình II là t2’.Phương trình cân bằng nhiệt ở bình II lúc này là:

mc(t2’ - t1) = m2c(t2 - t2’)  m(t2’ - t1) = m2(t2 - t2’) (1)

Lúc này lượng nước ở bình I là: m1 - m

Khi rót lượng nước m từ bình II sang bình I Phương trình cân bằng nhiệt ở bình I lúcnày là: mc(t2’ - t1’) = (m1 - m)c(t2’ - t1)  m(t2’ - t1’) = (m1 - m)(t2’ - t1) (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ:

Thay số ta có t2’ = 590C; m = 0,1kg = 100g

b) Cứ thực hiện nhiều lần rót như trên thì nhiệt độ của hai bình là cân bằng Gọi nhiệt độ

đó là t Khi đó ta có phương trình cân bằng nhiệt:

m1c(t - t1) = m2c(t2 - t)  m1(t - t1) = m2(t2 - t)

 t = \f(m1t1+m2t2,m1+m2 Thay số ta có t = 46,70C

Bài tập 4 ( Đề thi vào THPT chuyên Nguyễn Du – Đắc Lắc.)

Có hai bình cách nhiệt bình thứ nhất chứa m1 = 3kg nước ở nhiệt độ t1 = 900c,bình thứ hai chứa m2 = 2kg nước ở nhiệt độ t2 = 300c Nếu đổ m (kg) nước từ bình thứnhất sang bình nhất sang bình thứ hai và để bình hai có nhiệt độ cân bằng là ∆t2 Rồi lại

đổ m(kg) nước từ bình hai sang bình một thì nhiệt độ cân bằng của bình một lúc này là

90 45 3

m   kg



2.2 Loại 2: Trao đổi nhiệt có sự chuyển thể của các chất.

- Sự chuyển một chất từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy, ngược lại gọi là sự

đông đặc

- Sự chuyển một chất từ thể lỏng sang thể hơi gọi là sự hóa hơi, ngược lại gọi là sụ

ngưng tụ Sự hóa hơi ở mặt thoáng gọi là sự bay hơi

- Nhiệt lượng thu vaofg khi nóng chảy và tỏa ra khi đông đặc: Q = m 

Trong đó : Q là nhiệt lương tỏa ra hay thu vào, đơn vị là J.

là nhiệt nóng chảy( là nhiệt lượng cần thiết cho 1kg một chất chuyển từ thể rắn sangthể lỏng, đơn vị là J/kg)

- Nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ và thu vào khi bay hơi: Q = m L

Trong đó: Q là nhiệt lương tỏa ra hay thu vào, đơn vị là J

L là nhiệt hóa hơi( là nhiệt lượng cần thiết cho 1kg một chất chuyển từ thể lỏng sang thểhơi, đơn vị là J/kg)

Trong dạng bài tập này ta cần phân ra hai loại bài khác nhau đó là loại sự chuyển thể xẩy

ra hoàn toàn và loại sự chuyển thể xẩy ra không hoàn toàn

2.2.1 Sự chuyển thể xẩy ra hoàn toàn.

Bài tập 1 Người ta dẫn m1 = 100g hơi nước ở nhiệt độ t1 = 1000C vào một bình chứam2 = 1,5kg nước đang ở nhiệt độ t2 = 100C Hỏi sau khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ củabình là bao nhiêu? Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với vỏ bình và môi trường, nhiệt hóa hơicủa nước ở 1000C là L = 2,3.106 J/kg, nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K

Giải:

Gọi nhiệt độ cuối cùng của bình là t

Nhiệt lượng do nước thu vào khi nhận hơi nước là: Qthu = m2c(t - t2)

Nhiệt lượng do hơi nước tỏa ra khi ngưng tụ ở 1000C là: Qtỏa1 = m1.L

Nhiệt lượng do nước ngưng tụ tỏa ra khi hạ nhiệt độ từ 1000C xuống t là:

Qtỏa2 = m1c(t1 - t)

Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Qthu = Qtỏa1 + Qtỏa2

 m2c(t - t2) = m1.L + m1c(t1 - t)

 t = \f(m1L+m1ct1+m2ct2,m1c+m2c Thay số ta được t = 49,850C

Bài tập 2 Người ta đổ m1 kg nước ở nhiệt độ t1 = 600c vào m2 kg nước đá ở nhiệt độ t2 = -50C Khi cân bằng nhiệt lượng nước thu được là 5 kg và có nhiệt độ là t = 250C.Tính khối lượng của nước đá và nước ban đầu Cho biết nhiệt dung riêng của nước vànước đá lần lượt là c1 =4200J/kg.K và c2 = 1800J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là

Bài tập 3 Bỏ m1 = 25g nước đá ở t1 = 00C vào một cái cốc bằng nhôm có khối lượng m

= 100g chứa khối lượng nước m2 = 0,5 kg nước ở nhiệt độ t2 = 400C Hỏi nhiệt độ khicân bằng nhiệt của cốc là bao nhiêu ? Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt

là c2 = 4200J/kg.K và c = 880J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá là = 34.104J/Kg

Giải

Gọi nhiệt độ cuối cùng của cốc là t

- Nhiệt lượng thu vào để nước đá tan thành nước ở 00C là

Q tỏa = Q thu = Q1 + Q2

Hay 2188( 40 – t) = 8500 + 105t

Suy ra 2293t = 79020 suy ra t = 34,460C

2.2.2: Sự chuyển thể không hoàn toàn.

Bài tập 1 Một nhiệt lượng kế bằng đồng, có khối lượng M = 200g, chứa m1 = 300g

nước ở nhiệt độ t1 = 250C Bỏ vào đó m2 = 200g nước đá có nhiệt độ t2 = -100C Xác địnhnhiệt độ của nhiệt lượng kế khi đã cân bằng nhiệt Biết nhiệt nóng chảy của nước đá ở

00C là  = 335000J/kg, nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200J/kg.K, của nước đá c2 =2100J/kg.K, của đồng là c3 = 380J/kg.K

Nghĩa là nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và nước tỏa ra thừa đủ để nước đá nóng lên đến

00C, nhưng lại không đủ để nước đá tan hết Vậy, nước đá chỉ tan một phần, tức là khicân bằng nhiệt được thiết lập, trong nhiệt lượng kế còn lại cả nước đá lẫn nước Hỗn hợpnước đá và nước chỉ cân bằng ở 00C Vậy nhiệt độ của nhiệt lượng kế khi đã cân bằngnhiệt là 00C

Bài tập 2 Bỏ m1 = 200g nước đá ở nhiệt độ t1 =00c vào m2 = 300g nước ở nhiệt độ t2 = 200C Nước đá có tan hết không ? nếu không hãy tính khối lượng đá còn lại Chobiết nhiệt độ nóng chảy của của nước đá là = 34.104J/Kg Và nhiệt dung riêng củanước là c = 4200J/kg.K

Do Qthu > Qtỏa nên nước đá không tan hết Nhiệt lượng Qtỏa chỉ làm cho một phần nước

đá nóng chảy Khối lượng phần nước đá đã nóng chảy ra là

1

4

25200

0, 074 34.10

Q



Vậy lượng nước đá chưa tan hết là: m3 = m1 – m = 0,2 – 0,074 = 0,126kg

3 Dạng 3: Hao phí nhiệt ra môi trường bên ngoài.

Để giải bài tập dạng này ta cần chú ý đặc điểm sau

- Nếu không có hao phí nhiệt thì H = 100% khi đó Qtỏa = Qthu

- Nếu có hao phí ra bên ngoài thì H < 100% và khi đó: Qthu =H Qtỏa

Bài tập 1 Một thau nhôm có khối lượng m1= 0,5kg đựng m2 = 2kg nước ở nhiệt độ

t1 =200C Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng m3 =200g lấy ra ở lò Nướcnóng đến t =21,20C 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 biết nhiệt tỏa ra môitrường là 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước

Giải.

Gọi t00C là nhiệt độ của bếp lò ( tức cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng khi vừa lấy

ra khỏi lò)