Upload - Home - Sách - Tải Video - Download - Mới đăng Bản quyền (c) 2006 - 2024 Thư Viện Vật Lý Các tài liệu thuộc bản quyền của tác giả hoặc người đăng tải. Các hình ảnh, nội dung của các nhãn hàng hoặc các shop thuộc bản quyền các nhãn hàng và các shop đó. Các Liên kết đại lý trỏ về các website bán hàng có bản quyền thuộc về các sàn mà nó trỏ đến. Chúng tôi từ chối trách nhiệm liên quan đến các nội dung này. Chất lượng sản phẩm do nhãn hàng công bố và chịu trách nhiệm. Các đánh giá, hình ảnh đánh giá, review, các gọi ý trong tài liệu chỉ mang tính chất tham khảo, không mang thêm ý nghĩa gì khác Bài 1. Một cái cốc bằng nhôm rất mỏng có khối lượng không đáng kể chứa M=300g.Ở nhiệt độ phòng t0= 300c. Thả vào cốc một miếng đá khối lượng m1 = 50g có nhiệt độ t1= -100c. Sau vài phút khi đá tan hết thì nước trong cốc có nhiệt độ t=100c. Đồng thời có nước bám mặt ngoài của cốc.
Hướng dẫn
- Trong không khí luôn có hơi nước đang ở nhiệt độ phòng 300c - Khi thả vào cốc miếng nước đá dâng ở -100c vào cốc thì miếng nước đá thu nhiệt lượng của nước trong cốc làm nhiệt độ của nước giảm, Nhiệt độ của nước và cốc nhôm thấp hơn nhiệt đọ trong không khí vì vậy hơi nước trong không khí xung quanh thành cốc lúc này mất nhiệt nên ngưng tụ và động lại trên thành cốc.
Thì nhiệt độ của nước mặt ngoài cốc sẽ ở nhiệt độ cân bằng 100c - Nhiệt lượng do nước trong cốc toả ra là Q3 = M.c0. ( t0 – t) - Nhiệt do đá nước đá thu vào tan ra và nóng lên đến 100c qua ba quá trình + Q'1 = m1. c1. ( 0 – t1) + Q''1 = m1. λ + Q'''1 = m1. c0. ( t - 0) - Nhiệt lượng thu vào của hơi nước ngoài cốc thu vào để ngưng tụ là + Q'2 = m2. L Nhiệt lượng nước bám mặt ngoài cốc toả ra hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ t là + Q''2 = m2. c0. ( t0 - t) Theo phương trình cân bằng nhiệt thì Q3 + Q''2 = Q'1+ Q''1+ Q'''1 + Q'2 hay : M.c0. ( t0 – t)+ m2. c0. ( t0 - t) = m1. c1. ( 0 – t1) + m1. λ + m1. c0. ( t - 0) +m2. L m2 = \(\frac{{M.{c_0}.{\rm{ }}\left( {{\rm{ }}{t_0}-{\rm{ }}t} \right) - {m_1}.{\rm{ }}{c_1}.{\rm{ }}\left( {{\rm{ }}0{\rm{ }}-{\rm{ }}{t_1}} \right){\rm{ - }}{m_1}.\lambda {\rm{ - }}{m_1}.{\rm{ }}{c_0}.{\rm{ }}\left( {{\rm{ }}t - {\rm{ }}0} \right)}}{{L - {c_0}.{\rm{ }}\left( {{\rm{ }}{t_0} - {\rm{ }}t} \right)}}\) Thay giá trị M = 0.3 kg, m1 = 0.05 kg , λ = 330000J/kg , to = 300C, c0 = 4200J/kgK c1=2100J/kgK ,L=2430000J, t1 = - 100C. ⇒ tính được m2 = 2.36 g Bài 2 Dùng một ca múc nước ở thùng chứa nước A có nhiệt độ t1 \= 800C và ở thùng chứa nước B có nhiệt độ t2 \= 200 C rồi đổ vào thùng chứa nước C. Biết rằng trước khi đổ, trong thùng chứa nước C đã có sẵn một lượng nước ở nhiệt độ t3 \= 400C và bằng tổng số ca nước vừa đổ thêm vào nó. Tính số ca nước phải múc ở mỗi thùng A và B để có nhiệt độ nước ở thùng C là t4 \= 500C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca múc. Hướng dẫn Gọi : c là nhiệt dung riêng của nước, m là khối lượng nước chứa trong một ca . n1 và n2 lần lượt là số ca nước múc ở thùng A và B ( n1 + n2 ) là số ca nước có sẵn trong thùng C Nhiệt lượng do n1 ca nước ở thùng A khi đổ vào thùng C đã tỏa ra là Q1 \= n1.m.c(80 – 50) = 30cmn1 Nhiệt lượng do n2 ca nước ở thùng B khi đổ vào thùng C đã hấp thu là Q2 \= n2.m.c(50 – 20) = 30cmn2 Nhiệt lượng do ( n1 + n2 ) ca nước ở thùng A và B khi đổ vào thùng C đã hấp thụ là: Q3 \= (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2) Phương trình cân băng nhiệt Q2 + Q3 \= Q1 30cmn2 + 10cm(n1 + n2) = 30cmn1 2n2 \= n1 Vậy khi múc n ca nước ở thùng B thì phải múc 2n ca nước ở thùng A và số nước đã có sẵn trong thùng C trước khi đổ thêm là 3n ca Bài 3. Người ta thả một miếng đồng có khối lượng m1 \= 0,2 kg đã được đốt nóng đến nhiệt độ t1 vào một nhiệt lượng kế chứa m2 \= 0,28 kg nước ở nhiệt độ t2 \= 200C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là t3 \= 800C. Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của đồng và nước lần lượt là c1 \= 400 J/(kg.K), D1 \= 8900 kg/m3, c2 \= 4200 J/(kg.K), D2 \= 1000 kg/m3; nhiệt hoá hơi của nước (nhiệt lượng cần cung cho một kg nước hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi) là L = 2,3.106 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với môi trường. 1. Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của đồng. 2. Sau đó, người ta thả thêm một miếng đồng khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế trên thì khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng m3.Xác định khối lượng đồng m3. Hướng dẫn 1. - Nhiệt lượng của m1 kg đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ t1 xuống 800C là Q1 \= c1.m1(t1 – 80); - Nhiệt lượng của m2 kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 200C đến 800C là : Q2 \= 60c2.m2; - Phương trình cân bằng nhiệt : Q1 \= Q2 ⇒ t1 \= \(\frac{{{\rm{60}}{{\rm{m}}_{\rm{2}}}{{\rm{c}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{m}}_{\rm{1}}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}}}}{\rm{ + 80}}\)\= 962 ( 0C). 2. - Khi thả thêm m3 kg đồng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế, sau khi có cân bằng nhiệt mà mực nước vẫn không thay đổi. Điều này chứng tỏ : + Nhiệt độ cân bằng nhiệt là 1000C. + Có một lượng nước bị hóa hơi. Thể tích nước hóa hơi bằng thể tích miếng đồng m3 chiếm chỗ: \({{\rm{V}}_{\rm{2}}}{\rm{' = }}\frac{{{{\rm{m}}_{\rm{3}}}}}{{{{\rm{D}}_{\rm{1}}}}}\) - Khối lượng nước hóa hơi ở 1000C là : \({{\rm{m}}_{\rm{2}}}{\rm{' = }}{{\rm{V}}_{\rm{2}}}{\rm{'}}{\rm{.}}{{\rm{D}}_{\rm{2}}}{\rm{ = }}{{\rm{m}}_{\rm{3}}}\frac{{{{\rm{D}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{D}}_{\rm{1}}}}}\) - Nhiệt lượng thu vào của m1 kg đồng, m2 kg nước để tăng nhiệt độ từ 80 0C đến 100 0C và của m’2 kg nước hoá hơi hoàn toàn ở 100 0C là : \({{\rm{Q}}_{\rm{3}}}{\rm{ = 20(}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}}{{\rm{m}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}{{\rm{c}}_{\rm{2}}}{{\rm{m}}_{\rm{2}}}{\rm{) + L}}{{\rm{m}}_{\rm{3}}}\frac{{{{\rm{D}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{D}}_{\rm{1}}}}}\) - Nhiệt lượng toả ra của m3 kg đồng để hạ nhiệt độ từ t1 \= 962 0C xuống 100 0C là: \({Q_4} = 862{c_1}{m_3}\) - Phương trình cân bằng nhiệt mới : \(\begin{array}{l} {\rm{ }}{Q_3} = {Q_4}\\ \Rightarrow {\rm{20(}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}}{{\rm{m}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}{{\rm{c}}_{\rm{2}}}{{\rm{m}}_{\rm{2}}}{\rm{) + L}}{{\rm{m}}_{\rm{3}}}\frac{{{{\rm{D}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{D}}_{\rm{1}}}}} = 862{c_1}{m_3}\\ \Rightarrow {{\rm{m}}_{\rm{3}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{20(}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}}{{\rm{m}}_{\rm{1}}}{\rm{ + }}{{\rm{c}}_{\rm{2}}}{{\rm{m}}_{\rm{2}}}{\rm{)}}}}{{{\rm{862}}{{\rm{c}}_{\rm{1}}}{\rm{ - L}}\frac{{{{\rm{D}}_{\rm{2}}}}}{{{{\rm{D}}_{\rm{1}}}}}}} = 0,29\left( {kg} \right). \end{array}\) Bài 4. Một bình nhôm khối lượng m0 \= 250g, nhiệt độ ban đầu là t0 \= 200C được bọc kín bằng lớp xốp cách nhiệt. Cần cho bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ t1 \= 500C và bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ t2 \= 00C để khi cân bằng nhiệt ta có 1,5 lít nước ở t3 \= 100C? Biết nhiệt dung riêng của nhôm là c0 \= 880J/Kg.K, của nước là c1 \= 4200J/Kg.K và khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m3. Hướng dẫn Khối lượng nước ở 100C là: M = D.V = 1000.0,0015 = 1,5 (kg) Nhiệt lượng mà bình nhôm tỏa ra: Q0 \= m0.c0 (t0 – t3) = 0,25.880.(20 – 10)= 2200(J) Nhiệt lượng mà nước ở 500C tỏa ra: Q1 \= m1.c1.(t1- t3) = m1.4200.(50– 10) = 168000.m1 (J) Nhiệt lượng mà nước ở 00C thu vào: Q2 \= m2.c1.(t3- t2) = m2.4200(10- 0) = 42000.m2 (J) Khi có cân bằng nhiệt ta có: Q0 + Q1 \= Q2 Hay 2200 + 168000.m1 \= 42000.m2 210m2 \= 840m1 + 11 (1) Mà m1 + m2 \= M = 1,5 (2) Từ (1) và (2) suy ra: m1 0,3(kg) và m2 \= 1,2(kg) Vậy lượng nước ở 500C và 00C cần dùng là: \(\begin{array}{l} {V_1} = \frac{{{m_1}}}{D} = \frac{{0,3}}{{1000}} = 0,0003({m^3}) = 0,3(l)\\ {V_2} = \frac{{{m_2}}}{D} = \frac{{1,2}}{{1000}} = 0,0012({m^3}) = 1,2(l) \end{array}\) Bài 5. Người ta đổ m1 gam nước nóng vào m2 gam nước lạnh thì thấy khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước lạnh tăng 50C. Biết độ chênh lệch nhiệt độ ban đầu của nước nóng và nước lạnh là 800C. Nếu đổ thêm m1 gam nước nóng nữa vào hỗn hợp mà ta vừa thu được, khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hỗn hợp đó tăng thêm bao nhiêu độ? Bỏ qua mọi sự mất mát về nhiệt Hướng dẫn + Gọi nước nóng có nhiệt độ t1, nước lạnh có nhiệt độ t2 Sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t + Phương trình cân bằng nhiệt: m1.c.(t1 - t) = m2.c.(t – t2) \( \Rightarrow \frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{{t - {t_2}}}{{{t_1} - t}}\) (1) + Mà t- t2 = 5 và t1 – t2 = 80 nên t1 = 75 + t + Thay vào (1) có \(\frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{{t - {t_2}}}{{{t_1} - t}} = \frac{5}{{75}} = \frac{1}{{15}}\) + Khi đổ thêm vào m1 gam nước nóng vào hỗn hợp, khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t’. + Phương trình cân bằng nhiệt: m1.c.(t1 – t’) = (m1 + m2).c.(t’ - t) Mà t1 = 75 + t nên m1.(75 + t – t’) = (m1 + m2).(t’ – t) \(\Rightarrow t' - t = \frac{{75.{m_1}}}{{2{m_1} + {m_2}}}\) Mặt khác: \(\begin{array}{l} \frac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \frac{1}{{15}}\\ \Rightarrow {m_1} = \frac{{{m_2}}}{{15}}\\ \Rightarrow t' - t \approx 4,412 \end{array}\) Vậy khi cân bằng nhiệt độ hỗn hợp đó tăng 4,4120C ... -Để xem tiếp nội dung các bài tập ví dụ minh họa từ 6-10, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính- Trên đây là một phần trích đoạn nội dung 10 bài tập nâng cao về Sự cân bằng nhiệt môn Vật lý 8 có hướng dẫn chi tiết. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website hoc247.net để tải tài liệu về máy tính. |
