Ví Dụ Về Phương Trình Cân Bằng Nhiệt, Vật Lý 8 Bài 25: Phương Trình Cân Bằng Nhiệt

Chuyên đề Vật lý lớp 8: Phương trình cân bằng nhiệt được lingocard.vn sưu tầm và giới thiệu tới các bạn học sinh cùng quý thầy cô tham khảo. Nội dung tài liệu sẽ giúp các bạn học sinh học tốt môn Vật lý lớp 8 hiệu quả hơn. Mời các bạn tham khảo.

Đang xem: Ví dụ về phương trình cân bằng nhiệt

Để tiện trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm về giảng dạy và học tập các môn học lớp 8, lingocard.vn mời các thầy cô giáo, các bậc phụ huynh và các bạn học sinh truy cập nhóm riêng dành cho lớp 8 sau: Nhóm Tài liệu học tập lớp 8. Rất mong nhận được sự ủng hộ của các thầy cô và các bạn.

A. Lý thuyết phương trình cân bằng nhiệt

1. Nguyên lí truyền nhiệt

Khi có hai vật truyền nhiệt với nhau thì:

+ Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

+ Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.

+ Nhiệt lượng do vật này thu vào bằng nhiệt lượng do vật kia tỏa ra.

Ví dụ: Thả một thỏi kim loại đã được nung nóng vào một bể nước, ban đầu nhiệt độ của thỏi kim loại lớn hơn nhiệt độ của nước nên có sự trao đổi nhiệt: Thanh kim loại tỏa nhiệt và giảm nhiệt độ còn nước thu nhiệt để tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ của thanh kim loại và của nước ngang bằng nhau thì quá trình truyền nhiệt kết thúc.

2. Phương trình cân bằng nhiệt

– Trong quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt lượng vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào.

– Phương trình cân bằng nhiệt:

Qtỏa = Qthu vào

Trong đó: Qthu vào = m.c. Δ t

Δ t là độ tăng nhiệt độ

Δ t = t2 – t1 (t2 > t1)

Qtỏa = m’.c’. Δ t’

Δ t’ là độ giảm nhiệt độ

Δ t’ = t1’ – t2’ (t1’ > t2’)

Hình 2.1. Sơ đồ mô tả sự trao đổi nhiệt giữa hai vật

Chú ý: Đối với hệ có nhiều vật truyền nhiệt cho nhau thì trước hết ta phải xác định được những vật nào tỏa nhiệt và những vật nào thu nhiệt. Sau đó viết công thức tính nhiệt lượng cho từng vật tỏa nhiệt và thu nhiệt. Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Tổng nhiệt lượng do các vật tỏa ra bằng tổng nhiệt lượng do các vật thu vào để giải bài toán.

B. Bài tập trắc nghiệm phương trình cân bằng nhiệt

Bài 1: Nếu hai vật có nhiệt độ khác nhau đặt tiếp xúc nhau thì:

A. Quá trình truyền nhiệt dừng lại khi nhiệt độ hai vật như nhau.

B. Quá trình truyền nhiệt dừng lại khi nhiệt độ một vật đạt 0°C.

C. Quá trình truyền nhiệt tiếp tục cho đến khi nhiệt năng hai vật như nhau.

D. Quá trình truyền nhiệt cho đến khi nhiệt dung riêng hai vật như nhau.

Hướng dẫn trả lời: Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật như nhau thì dừng lại

⇒ Đáp án A

Bài 2: Phương trình nào sau đây là phương trình cân bằng nhiệt?

Hướng dẫn trả lời: Phương trình cân bằng nhiệt: Qtỏa = Qthu

⇒ Đáp án B

Bài 3: Đổ 5 lít nước ở 20°C vào 3 lít nước ở 45°C. Nhiệt độ khi cân bằng là:

Hướng dẫn trả lời:

Đổi: m1 = 5 lít nước = 5 kg, m2 = 3 lít nước = 3 kg, t1 = 20°C, t2 = 45°C

– Gọi nhiệt độ khi cân bằng là t

– Nhiệt lượng thu vào của 5 lít nước là: Q1 = m1c.(t – t1)

– Nhiệt lượng thu vào của 3 lít nước là: Q2 = m2c.(t2 – t)

– Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có:

Q1 = Q2 ⇔ m1c.(t – t1) = m2c.(t2 – t)

⇔ m1.(t – t1) = m2.(t2 – t)

⇔ 5.(t – 20) = 3.(45 – t)

⇔ t = 29,375 ≈ 29,4°C

⇒ Đáp án D

Bài 4: Điều nào sau đây đúng với nguyên lý truyền nhiệt:

A. Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ thấp hơn sang vật có nhiệt độ cao hơn.

Xem thêm: cách tính diện tích kho được

B. Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

C. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt dung riêng cao hơn sang vật có nhiệt dung riêng thấp hơn.

D. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt dung riêng thấp hơn sang vật có có nhiệt dung riêng cao hơn.

Hướng dẫn trả lời: Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

⇒ Đáp án B

Bài 5: Thả một miếng thép 2 kg đang ở nhiệt độ 345°C vào một bình đựng 3 lít nước. Sau khi cân bằng nhiệt độ cuối cùng là 30°C. Bỏ qua sự tỏa nhiệt qua môi trường. Biết nhiệt dung riêng của thép, nước lần lượt là 460 J/kg.K, 4200 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của nước là:

Hướng dẫn trả lời

Đổi: 3 lít nước = 3 kg

Gọi nhiệt độ ban đầu của nước là t0

– Nhiệt lượng của miếng thép tỏa ra là:

Q1 = m1c1Δt1 = 2.460.(345 – 30) = 289800 J

– Nhiệt lượng mà nước thu vào là:

Q2 = m2c2Δt2 = 3.4200.(30 – t0)

– Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q1 = Q2 ⇔ 289900 = 3.4200.(30 – t0)

⇒ t0 = 7°C

⇒ Đáp án A

Bài 6: Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15 kg được đun nóng tới 100°C vào một cốc nước ở 20°C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25°C. Coi quả cầu và nước chỉ truyền nhiệt cho nhau. Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước là 800 J/kg.K, 4200 J/kg.K. Khối lượng của nước là:

Hướng dẫn trả lời

Ta có:

Nhôm m1 = 0,15kg, c1 = 880J/kg.K, t1 = 1000C

Nước: m2 = ?, c2 = 4200J/kg.K, t2 = 200C

Nhiệt độ cân bằng t = 25°C

Nhiệt lượng mà quả cầu nhôm tỏa ra là: Q1 = m1c1(t1 – t)

Nhiệt lượng mà nước nhận được là: Q2 = m2c2(t – t2)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q1 = Q2 ⇔ m1c1(t1 – t) = m2c2(t – t2)

⇔ 0,15.880.(100 – 25) = m2.4200.(25 – 20)

⇔ m2 = 0,471 kg

⇒ Đáp án B

Bài 7: Người ta muốn pha nước tắm với nhiệt độ 38°C. Phải pha thêm bao nhiêu lít nước sôi vào 15 lít nước lạnh ở 24°C?

Hướng dẫn trả lời

Đổi: 15 lít nước = 15 kg

Nhiệt độ cân bằng của nước pha là t = 38°C

Nhiệt lượng mà nước sôi tỏa ra là: Q1 = m1c(t1 – t)

Nhiệt lượng mà 15 lít nước lạnh nhận được là: Q2 = m2c(t – t2)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q1 = Q2 ⇔ m1c(t1 – t) = m2c(t – t2)

⇔ m1(t1 – t) = m2(t – t2)

⇔ m1.(100 – 38) = 15.(38 – 24)

⇔ m1 = 3,38 kg

⇒ Đáp án B

Bài 8: Người ta thả ba miếng đồng, nhôm, chì có cùng khối lượng vào một cốc nước nóng. So sánh nhiệt độ cuối cùng của ba miếng kim loại trên:A. Nhiệt độ của miếng chì cao nhất, rồi đến miếng đồng, miếng nhôm.

B. Nhiệt độ miếng đồng cao nhất, rồi đến miếng nhôm, miếng chì.

C. Nhiệt độ miếng nhôm cao nhất, rồi đến miếng đồng, miếng chì.

D. Nhiệt độ ba miếng bằng nhau.

⇒ Đáp án D

C. Bài tập tự luận phương trình cân bằng nhiệt có đáp án

Bài 9: Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5 kg vào 500 g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80°C xuống 20°C. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ? Biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K, của nước là 4200 J/kg.K.

Hướng dẫn trả lời

Nhiệt lượng mà miếng đồng tỏa ra là:

Q1 = mcuccu(80 – 20) = 0,5.380.(80 – 20) = 11400 J

Nhiệt lượng mà nước nhận được là:

Q2 = mnướccnướcΔt

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q1 = Q2 = 11400 J

⇒ Δt = Q2 (mnước. cnước ) = 11400 / (0,5.4200) = 5,430C

Vậy nước nóng thêm được 5,43°C

Bài 10: Trộn ba chất lỏng không có tác dụng hóa học với nhau có khối lượng lần lượt là m1 = 2 kg, m2 = 3 kg, m3 = 4 kg. Biết nhiệt dung riêng và nhiệt độ của chúng lần lượt là c1 = 2000 J/kg.K, t1 = 57°C, c2 = 4000 J/kg.K, t2 = 63°C, c3 = 3000 J/kg.K, t3 = 92°C. Nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng là bao nhiêu?

Hướng dẫn trả lời

– Giả sử rằng, lúc đầu ta trộn hai chất có nhiệt độ thấp hơn với nhau, ta thu được một hỗn hợp có nhiệt độ cân bằng là t’ 3.

– Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

Q1 = Q2 ⇔ m1c1(t’ – t1) = m2c2(t2 – t’) (1)

– Sau đó ta đem hỗn hợp trộn với chất thứ 3 ta thu được hỗn hợp 3 chất có nhiệt độ cân bằng tcb (t’ cb 3). Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

(m1c1 + m2c2).(tcb – t’) = m3c3.(t3 – tcb) (2)

– Thế (2) vào (1) ta suy ra:

Vậy nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng là tcb = 74,6°C

Bài 11: Trộn lẫn rượu vào nước, người ta thu được một hỗn hợp nặng 120,8 g ở nhiệt độ t = 30°C. Tính khối lượng nước và rượu đã pha biết rằng ban đầu rượu có nhiệt độ t1 = 10°C và nước có nhiệt độ t2 = 90°C. Nhiệt dung riêng của rượu và nước lần lượt là c1 = 2500 J/kg.K, c2 = 4200 J/kg.K.

Xem thêm: Liên Tục Khai Giảng Các Khóa Học Ccna Vnpro, Share Miễn Phí Khóa Học Ccna Của Vnpro

Hướng dẫn trả lời

Gọi m1 và m2 lần lượt là khối lượng của rượu và nước

– Nhiệt lượng rượu thu vào: Q1 = m1c1(t– t1)

– Nhiệt lượng nước tỏa ra: Q2 = m2c2(t2 – t)

– Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

Q1 = Q2 ⇔ m1c1(t – t1) = m2c2(t2 – t)

⇒ m1 = 5,04m2

Mặt khác m1 + m2 = 120,8 g

⇒ 5,04m2 + m2 = 6,04 m2 = 120,8 ⇒ m2 = 20 g ⇒ m1 = 5,04.20 = 100,8 g.

Bài 12: Thả 1 quả cầu nhôm có khối lượng 150g được đun nóng tới 150°C vào 1 bình chứa nước 20°C Sau 1 thời gian khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của nước trong bình là 30°C hỏia) sau khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ là bao nhiêuTrong 2 vật vật nào thu nhiệt vật nào toả nhiệt vì saob) Nhiệt lượng tỏa ra của vật tỏa nhiệtc) Khối lượng nước trong bìnhCoi chỉ có quả cầu và nước trao đổi nhiệt với nhau Biết nhiệt rừng riêng của nhôm là :880J/kg.K của nước là : 4200 J/kg.K

Hướng dẫn trả lời

a. Q tỏa = Q thu = 59136J

b. tn = 34,960C

——————————————————–

Trên đây lingocard.vn đã giới thiệu tới các bạn lý thuyết Vật lý 8: Phương trình cân bằng nhiệt. Để có kết quả cao hơn trong học tập, lingocard.vn xin giới thiệu tới các bạn học sinh tài liệu Chuyên đề Vật lý 8, Giải bài tập Vật lý lớp 8, Giải bài tập Vật Lí 8, Tài liệu học tập lớp 8 mà lingocard.vn tổng hợp và giới thiệu tới các bạn đọc

Tham khảo thêm
Đánh giá bài viết
2 3.544
Chia sẻ bài viết
Tải bản in
0 Bình luận
Sắp xếp theo Mặc định Mới nhất Cũ nhất

Chuyên đề Vật lý 8
Giới thiệu Chính sách Theo dõi chúng tôi Tải ứng dụng Chứng nhận

meta.vn. Giấy phép số 366/GP-BTTTT do Bộ TTTT cấp.