Đang tải... (xem toàn văn)
Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen Bt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen vBt nhiệt lượng về sự chuyển thể của các chất dang huu luyen
Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 BÀI TẬP NHIỆT LƯỢNG VỀ SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT Câu Một bình cách nhiệt chứa đầy nước nhiệt độ t0 90 C Lần lượt thả nhẹ viên nước đá giống có khối lượng m = 50 g nhiệt độ 0C vào bình, viên thả sau nước bình cân nhiệt Cho nhiệt dung riêng nước c = 4200 J/kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá 00C 336000 J/kg Coi nước đá trao đổi nhiệt với phần nước cịn lại bình Nhiệt độ cân nước bình sau lần thả viên nước đá thứ t1 73 C Tìm khối lượng nước ban đầu bình Tìm nhiệt độ cân nước bình thả thêm viên nước đá thứ hai vào bình Tìm biểu thức tính nhiệt độ cân nước bình sau thả vào bình viên nước đá thứ n nước đá tan hết Áp dụng với n = Kể từ viên thứ thả vào bình nước đá không tan hết? m0 : Khối lượng ban đầu nước bình (kg) Khối lượng nước ban đầu bình là: Qtoa Qthu (m0 m).c.(t0 t1 ) m mc(t1 t ) (m0 0, 05).4200.(90 73) 0, 05.336000 0, 05.4200.(73 0) m0 0,5kg t2 nhiệt độ cân cần tìm m0 m c t1 t2 m. mc t2 t 0,5 0, 05 4200 73 t2 0, 05.336000 0, 05.4200.t2 t2 57, 70 C tn nhiệt độ cân cần tìm Qtoa Qthu m0 m c tn tn m mc tn t m0 c tn tn m.c tn tn m mc t n t m0 c tn tn m.c tn t m m0 c.tn m0 c.tn m.c.t n m.c.t m tn m0 m c.tn tn m0 m m0 m m mct m mct tn m0 m0 m0 c m0c m mct m0 c m0 c m m m mct tn tn m0 m0 c / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 m m m mct m0 m tn tn 1 m0 c m0 m0 m m m0 m m mct m mct m0 m tn tn 1 m0c m0c m0 m0 m0 m m m0 m m mct m mct m0 m tn tn 1 m m m c m c m0 0 0 m0 m m mct m0 m m0 m tn 1 tn m0 c m0 m0 m0 n n m0 m m0 m m mct m0 m m0 m tn 1 t0 m0 c m0 m0 m0 m0 n m0 m n 1 m0 m m mct m0 tn t0 m0 m m0 c m0 1 m0 n 0,5 0, 05 1 n 0, 05.336000 0, 05.4500.0 0,5 0,5 0, 05 tn 90 0,5 0, 05 0,5 0,5.4200 1 0,5 tn 90.0,9n 80 0,9n t6 90.0, 96 80 0,9 10,34497 C Áp dụng với n=6 ta được: Đá không ta hết nếu: tn 90.0,9n 80 0,9n 90.0,9n 80 80.0,9n 170.0,9n 80 0,9n 17 n 7,15 Do kể từ viên thứ thả vào bình nước đá khơng tan hết Câu Một bình chứa hình trụ đặt thẳng đứng, đáy hình trụ nằm ngang, bên bình chứa nước nhiệt độ t1 60 C Người ta rót thêm vào bình lượng dầu thực vật nhiệt độ t2 20 C tổng độ cao cột nước cột dầu bình h 50 cm Xảy trao đổi nhiệt nước dầu dẫn đến cân nhiệt / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 nhiệt độ t 45 C Cho khối lượng riêng nước D1 1000 kg / m , dầu D2 800 kg / m3 , nước đá D3 900 kg / m3 , nhiệt dung riêng nước c1 4200 J / kg K , nhiệt dung riêng dầu c2 2100 J / kg K nhiệt nóng chảy nước đá 336kJ / kg Biết dầu hoàn toàn mặt nước Bỏ qua trao đổi nhiệt chất lỏng với mơi trường a) Tính áp suất khối chất lỏng gây đáy bình b) Thả nhẹ số viên nước đá nhiệt độ C vào bình Khi vừa thả vào bình mực dầu dâng thêm đoạn có độ cao h viên nước đá không bị chạm vào đáy bình Hỏi h phải có giá trị để nước đá tan hết? Khi nước đá tan hết mực dầu bình dâng lên hay hạ xuống so với lúc thả chúng vào chưa tan? Gọi S diện tích đáy bình; h1 , h2 (cm) chiều cao cột nước cột dầu Ta có: h1 h2 50 (1) Áp dụng phương trình cân nhiệt, ta có: Qthu Qtoa m1c1t1 m2 c2 t2 D1Sh1c1t1 D2 Sh2c2 t2 1000h1.4200(60 45) 800h2 2100(45 20) (2) h1 20cm h2 30cm Từ (1) (2), ta có: Áp suất khối chất lỏng gây đáy bình là: p D1 gh1 D2 gh2 1000.10.0, 800.10.30 4400( Pa ) Thể tích nước đá thả vào bình là: V3 S h Khối lượng nước đá thả vào bình là: m3 D3V3 D3 S h Nhiệt lượng nước đá thu vào để tan hết là: Q3 m3 D3 S h Nhiệt lượng nước dầu tỏa là: Q12 m1c1 m2c2 t D1Sh1c1 D2 Sh2 c2 45 Áp dụng phương trình cân nhiệt ta có: Q12 Q3 D1Sh1c1 D2 Sh2c2 45 D3 S h h D1h1c1 D2 h2c2 45 20(cm) D3 Gọi h3 chiều cao phần cột nước nước đá sau tan hết Do khối lượng nước bảo tồn, ta có: D3 S h D1Sh3 h3 D3 900 h 20 18(cm) h h3 2(cm) D1 1000 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 Vậy mực dầu bình đá tan hết hạ xuống 2cm so với lúc thả chúng vào chưa tan Câu Lò vi sóng sử dụng phổ biến nhà bếp để làm nóng nhanh thực phẩm Nó xạ vi sóng có tần số 2500MHz phân tử nước hấp thụ Các phân tử nước có phân bố điện tích khơng đối xứng nên bị điện trường xạ vi sóng làm cho dao động mạnh lên, nhiệt độ thực phẩm tăng lên Các vi sóng xuyên tức thời vào bên thực phẩm, cơng suất chùm vi sóng bề mặt 750W, xuyên qua 3mm thực phẩm, công suất khả dụng bị 60% Sử dụng thông tin trên, vẽ đường biểu diễn cơng suất xạ vi sóng thay đổi theo độ sâu từ bề mặt vào bên thực phẩm (dựa vào hình 1) Dựa vào đường biểu diễn vẽ câu trên, xác định gần công suất chùm vi sóng độ sâu 5mm khối thực phẩm Hãy đề xuất cách làm nóng nhanh thực phẩm có độ dày lớn 9mm lị vi sóng Ước tính thời gian tối thiểu mà chùm vi sóng có cơng suất 750W rã đơng hồn tồn 0,25kg súp đơng lạnh -180C Coi súp làm hoàn toàn nước , nhiệt dung riêng nước đá 2100J/kg.độ, nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy 1kg nước đá 0C thành nước 00C 334kJ Công suất sau 3mm là: P1 P0 40% 0, P0 0, 4.750 300 (W) Công suất sau 6mm là: P2 P1.40% 0, P1 0, P0 120 (W) Công suất sau 9mm là: P3 P2 40% 0, P2 0, P0 48 (W) Từ có cơng thức tổng qt cơng suất sau sóng độ sâu h(mm) là: h Pn 0, n.P0 với n Đồ thị: / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 5/3 Cơng suất chùm vi sóng độ sau 5mm là: P 0, 750 163 (W) Nếu thực phẩm có bề dày lớn 9mm ta chặt nhỏ để thực phẩm nhanh nóng Nhiệt lượng để rã đơng 0,25kg súp là: Q mct m 0, 25.2100.18 0, 25.334000 92950 (J) Thời gian để khối súp rã đông hết là: t Q 92950 123,9 P 750 (s) Câu Một bình cách nhiệt đựng nước cục nước đá F trạng thái cân nhiệt Một pit-tơng có trọng lượng khơng đáng kể khơng kín, đặt bên bình Ban đầu người ta tác dụng lực F để giữ pit-tông cho mặt phẳng pit-tông trùng với bề mặt nước (tồn nước đá bị dìm nước) hình H3 Sau đó, người ta cung cấp cho bình lượng nhiệt Q, cân nhiệt thiết lập lực tác dụng để giữ pit-tơng Fc Biết nước đá không chạm thành, không chạm đáy bình chưa tan hết Khối lượng riêng nước nước đá D D, nhiệt nóng chảy nước đá Tính Q theo đại lượng cho Ban đầu, bình trạng thái cân nhiệt D m F P VD0 g F mg D0 g F mg ( 1) D D Khi tác dụng lực F: (1) (Với m , V khối lượng thể tích ban đầu cục nước đá) m D Fc Pc Vc D0 g Fc mc g c D0 g Fc mc g ( 1) F D D Khi tác dụng lực c : (2) / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 (Với mc , Vc khối lượng thể tích lại cục nước đá) m mc Từ (1) (2) suy ra: Q (m mc ) Vậy F Fc D g ( 1) D F Fc F Fc D ( F Fc ) D D g ( 1) 10.( 1) 10.( D0 D) D D Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện Zalo/SĐT 0984024664 Câu a) Người ta rót lượng nước có khối lượng m nhiệt độ 20 0C vào bình nhiệt lượng kế chứa 10 g nước đá 0C Tìm phụ thuộc nhiệt độ cân chất bình nhiệt lượng kế theo khối lượng m nước rót vào? Biết nhiệt dung riêng nước c 4200 J / kgK nhiệt nóng chảy nước đá 3,36.10 J / kg b) Có hai bình nhiệt lượng kế bình chứa 200 g nước, bình A có nhiệt độ 40 0C bình B có nhiệt độ 300C Từ bình A lấy 50 g nước đổ qua bình B quấy đều, sau lại lấy 50 g nước từ bình B đổ lại bình A quấy Hỏi phải đổ qua đổ lại lần lượng nước 50 g để hiệu nhiệt độ hai bình nhỏ 10C Bỏ qua hấp thụ nhiệt bình nhiệt lượng kế mơi trường a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đá tan hết là: Q1 m1 0, 01.3,36.10 3360 (J) Do đó, nhiệt lượng nước tương ứng rót vào tỏa là: Q2 Q1 m2 c.t 3360 m2 3360 0, 04 4200.(20 0) (kg) Gọi m khối lượng nước rót vào Nhiệt lượng nước tỏa ra: Q mct 3.4200.20 84000m (J) + Nếu Q Q1 84000m 3360 m 0, 04 (kg) đá tan phần nhiệt độ cân 00C + Nếu Q Q1 m 0, 04 (kg) thì: Q1' m 0, 04 c.t (m 0, 04).c.(20 t ) Q2' (0, 01 0, 04).c.(t 0) / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 Q1' Q2' m 0, 04 20 t 0,05t t 20(m 0, 04) m 0, 01 b) Gọi nhiệt độ ban đầu bình B tb bình A ta Gọi t1 nhiệt độ cân bình B rót vào khối lượng nước nóng m từ bình A sang (lần đổ đi) Ta có: mc t1 tb m.c ta t1 t1 0, 05ta 0, 2tb 0, 25 Với m khối lượng nước ban đầu bình, c nhiệt dung riêng nước, m 50( g ); m 200( g ) Gọi t2 nhiệt độ cân bình A sau đổ vào khối lượng nước m lấy từ bình B (lần đổ về) Ta có: m m c ta t2 mc t2 t1 t2 0,8ta 0, 2tb Do sau lần đổ đổ lại, hiệu nhiệt độ bình là: t2 t1 ta tb 5/3 Để nhận hiệu nhiệt độ bình (t 4-t3) sau lần đổ đổ lại thứ hai, công thưc phải thay tb thành t2 ta thành t1, tức là: t t3 t2 t1 ta tb / (5 / 3) Như sau lần đổ đổ lại, hiệu nhiệt độ hai bình giảm 5/3 lần Sau n lần đổ đổ lại hiệu nhiệt độ hai bình Với n=5 ta (5) tb (5) t a ( n ) tb ( n ) tb t a (5 / 3) n Với tb ta 10 C t a tb 10 0, 77760 C 10 C (5 / 3) (5 / 3)5 Vậy sau lần đổ đổ lại hiệu nhiệt độ hai bình nhỏ 10C Câu Trong bình có chứa m1 4kg nước nhiệt độ t1 30 C Người ta thả vào bình cục nước đá có khối lượng m2 0, 4kg t2 10 C Cho nhiệt dung riêng nước nước đá c1 4200 J / kg.K , c2 1800 J / kg K , nhiệt nóng chảy nước đá 34.10 J / kg Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho bình chứa tỏa mơi trường ngồi a) Nước đá có tan hết khơng? Giải thích? b) Tính nhiệt độ hỗ hợp có cân nhiệt lượng nước có bình đó? / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 a Nhiệt lượng tỏa nước giảm nhiệt độ từ 300C xuống 00C là: Q1 m1.c1 (t1 0) 4.4200.30 504000 (J) Nhiệt lượng thu vào nước đá để tăng nhiệt độ từ 10 C lên 00C là: Q2 m2 c2 t2 0, 4.1800.10 7200 (J) Nhiệt lượng thu vào để nước đá nóng chảy hoàn toàn là: Q3 m2 0, 4.34.104 136000 (J) Do Q1 Q2 Q3 nên nước đá nóng chảy hồn tồn Vậy nhiệt độ cân lớn 00C b Gọi t nhiệt độ cân hỗ hợp Ta có: Qtoa Qthu m1.c1 t1 t Q2 Q3 m2 c1 (t 0) t 19,50 C Do nước đá tan hết nên khối lượng nước bình là: mn m1 m2 4 0, 4, (kg) Câu Dẫn m1 0, 29 kg nước 1000C vào bình chứa m2 4,98 kg nước 200C Khi cân nhiệt, nhiệt độ chung bao nhiêu? Sau người ta thả vào bình cục nước đá khối lượng m3 2 kg -50C.Hỏi: a) Nước đá có nóng chảy hết khơng? b) Khi cân nhiệt, nhiệt độ chung bao nhiêu? Cho nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.10 J/kg, nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K, nhiệt dung riêng nước đá 2100 J/kg.K, nhiệt hóa (nhiệt ngưng tụ) nước 1000C 2,3.106 J/kg Xem có nước, nước nước đá trao đổi nhiệt với Gọi t nhiệt độ cân Áp dụng phương trình cân nhiệt, ta có: / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 Qtoa Qthu Lm1 m1c t1 t m2c t t 0, 29.2, 3.106 0, 29.4200 100 t 4,98.4200 t 20 t 54,540 C a) Trước thả cục đá hỗn hợp có khối lượng m 5, 27 kg nhiệt độ t 54,54 C Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy (tan) hồn tồn 00C là: Qthu m3c3 5 m3 2.2100.5 2.3, 4.105 701000 J Nhiệt lượng nước tỏa giảm nhiệt độ từ 54,540C 00C là: Qtoa mc t 5, 27.4200 54,54 1207188,36 J Vì Qtoa Qthu nên nước đá nóng chảy hết b) Áp dụng phương trình cân nhiệt ta có: Qtoa Qthu mc t tcb m3 m3c3 m3c tcb 5, 27.4200 54,54 tcb 701000 2.4200.tcb t 16, 60 C Câu Dẫn m1 0, 4kg nước nhiệt độ t1 100 C vào bình có chứa m2 0,8kg nước đá t0 0 C Hỏi cân nhiệt, khối lượng nhiệt độ nước bình bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng nước C 4200 J/kg.độ; nhiệt hóa nước L 2,3.10 J/kg nhiệt nóng chảy nước 3, 4.10 J/kg (Bỏ qua hấp thụ bình chứa) Nếu 0,4 kg nước ngưng tụ thành nước 100 0C tỏa nhiệt lượng là: Q1 m1 L 0, 4.2,3.106 920000 (J) Nhiệt lượng cung cấp để 0,8 kg nóng chảy hết là: Q2 m2 0,8.3, 4.10 272000 (J) Thấy Q1>Q2 nên nước nóng chảy hết tiếp tục nóng lên Giả sử nước đá nóng lên đến 1000C, nhiệt lượng thu vào là: Q3 m2 c t1 t0 0,8.4200.(100 0) 336000 (J) / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 Khi đó: Q2 Q3 272000 336000 608000 (J) Vì Q1 Q2 Q3 nên nước dẫn vào khơng ngưng tụ hết nước nóng lên đến 1000C Khối lượng nước ngưng tụ là: m' Q2 Q3 608000 0, 26 L 2,3.106 (kg) Khối lượng nước bình là: m m2 m ' 0,8 0, 26 1, 06 (kg) Nhiệt độ nước bình 1000C Câu Một bình cách nhiệt chứa cục nước đá nhiệt độ 0C có khối lượng 200g, người ta rót vào bình lượng nước khối lượng 400g nhiệt độ 25 0C Cho biết nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.105 J/kg a Khi cân nhiệt nhiệt độ hệ bao nhiêu? Tính tổng khối lượng nước hệ lúc Bỏ qua nhiệt hệ qua mơi trường q trình rót nước vào bình b Người ta rót thêm vào bình lượng nước nhiệt độ 25 0C, cân nhiệt nhiệt độ hệ 50C Tính khối lượng lượng nước rót thêm vào bình c Người ta cho toàn lượng nước 50C vào ấm điện loại 220V-1200W Mắc ấm vào hiệu điện 220V Biết hiệu suất ấm 90% Tính thời gian cần thiết để đun sôi lượng nước ấm Q mct 0, 4.4200 25 42000 J ; Q0 m0 0, 2.3, 4.10 68000 J a Ta có: toa Qtoa Q0 nên nước đá không tan hết Gọi m’ (m’Q’ nên nước đá tan phần Do khối lượng nước đá bị tan là: m Q' 336000 1 336000 336000 kg Suy nhiệt độ nước cân 00C, khối lượng nước 8+1=9 kg 14 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 Câu 14 Cho hai bình nhiệt lượng kế A B Ban đầu bình A chứa hỗn hợp nước nước đá 0°C, bình B chứa nước nhiệt độ t 0=30°C Khối lượng nước bình B m 0=2,25kg Người ta thực thí nghiệm lần thứ sau: lấy lượng nước có khối lượng Δmm từ bình B đổ sang bình A, đợi có cân nhiệt (khi bình A cịn nước đá) lấy lượng nước có khối lượng Δmm từ bình A đổ lại vào bình B; có cân nhiệt nhiệt độ nước bình B t1 = 28°C Bỏ qua trao đổi nhiệt nước với bình nhiệt lượng kể, trao đổi nhiệt nước với môi trường Biết nhiệt dụng riêng nước c= 4,18J/g.K, nhiệt nóng chảy nước đá 334 J / g 1) Tìm Δmm 2) Để tìm khối lượng nước đá ban đầu có bình A, người ta lặp lại thí nghiệm thi nghiệm lần thứ nhiều lần Khi thực thí nghiệm đến lần thứ lượng nước đá bình A vừa tan hết Tìm khối lượng nước đá ban đầu có bình A Sau cân nhiệt lần 1, lấy lượng nước m đổ vào bình B, ta có phương trình cân nhiệt bình B là: m t1 m0 m t0 t1 m 0,15kg 150 g 14 t1 t0 15 Có Để trao đổi nhiệt bình A lần có lần lấy nước đổ vào bình B Gọi nhiệt độ cân bình B lần t1 , t2 , t3 , t4 , t5 , t6 Nhiệt lượng tỏa ra: Q1 m.c t0 m.c t1 m.c t6 m.c t0 t1 t6 Nhiệt lượng thu vào: Q2 mđ Ta có: Q1 Q2 mđ m.c t0 t1 t6 (*) Mặt khác, tương tự lần trao đổi B, ta có lần 2,3,4,5,6: 15 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 14 14 14 14 t2 t1 t2 t0 t0 15 15 15 15 14 14 14 14 14 t3 t2 t3 t0 t0 15 15 15 15 15 14 14 t6 t5 t6 t0 15 15 t0 t1 t6 t0 6 14 14 14 14 14 t0 t0 t0 1 15 15 15 15 15 14 14 14 P 1 15 15 15 Xét biểu thức 14 14 14 14 14 P 15 15 15 15 15 P 14 P 1 15 14 P 15 15 14 15 5, t0 t1 t6 t0 P 30.5, 172,37 C 150.4,18.172,37 mđ 323, 58 334 Thay vào (*) ta được: (g) Câu 15 a Nước bay 0°C trình bay xảy nhanh áp suất mặt thoáng giảm xuống thấp Cho biết trình bay này, kg nước 0°C chuyển thành kg nước lấy phần lỏng cịn lại nhiệt lượng 2,5.10 J Hỏi có 100 g nước 0°C chậu bị chuyển thành nêu phần nước lấy khối nước lại chậu nhiệt lượng Jun b Sự nhiệt khối nước lại nêu làm cho phần khối nước động đặc thành nước đá 0°C Cho biết để làm kg nước 0°C bị đơng đặc hồn tồn thành nước đá (ở 0°C) cần lấy khỏi khối nước nhiệt lượng 334000 J Bỏ qua trao đổi nhiệt lượng thành chậu với khối “nước – nước đá” chậu với môi trường xung quanh Hỏi q trình bay 100 g nước tạo thành gam nước đá chậu? c Một bạn học sinh làm nước đá (đông đặc 0°C) từ cốc nước có nhiệt độ ban đầu lớn 0°C Bạn đặt cốc nước vào bình kín, sau dùng máy hút khơng khí khỏi bình Sự hút khí làm giảm trì áp suất khí thấp bình Hãy giải thích cách làm 16 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 a Vì kg nước 00C chuyển thành kg nước lấy phần lỏng lại nhiệt lượng 2,5.10 J Do lượng nước giảm 10 lần so với kg nên có 100g nước 0C chậu bị chuyển thành phần nước lấy khối nước cịn lại chậu nhiệt lượng 2,5.10 :10 2,5.10 j b Gọi m khối lượng nước đá bị đơng đặc Phương trình cân nhiệt: Qtoa Qthu 2,5.105 m.334000 m 0, 749 kg Vậy m 0, 749 c Khi áp suất bình giảm đến giá trị thấp, việc bay nước diễn nhanh Việc bay làm cho phần nước lại bị nhiệt lượng nhiệt độ cốc nước giảm xuống Khi nhiệt độ cốc nước giảm đến 0C nước cốc bắt đầu đông đặc lại Câu 16 Một thau nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 20°C a) Thả vào thau nước thỏi đồng khối lượng 200g lấy bếp lị Nước nóng đến 21,2°C Tìm nhiệt độ bếp lị? Biết nhiệt dung riêng nhơm, nước, đồng là: c1 = 880J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 =380J/kg.K Bỏ qua tỏa nhiệt môi trường b) Thực trường hợp này, nhiệt lượng toả môi trường 10% nhiệt lượng cung cấp cho thau nước Tìm nhiệt độ thực bếp lị c) Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 0°C Nước đá có tan hết khơng? Tìm nhiệt độ cuối hệ thống Biết nhiệt nóng chảy nước đá 3, 4.10 J / kg a Gọi t nhiệt độ ban đầu bếp lò, nhiệt độ ban đầu thỏi đồng Gọi m 1, m2, m3, khối lượng thau nhôm, nước thỏi đồng Ta có m3=200g=0,2kg Nhiệt lượng thau nhôm nhận để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 21,2oC:Q1 = m1c1(t2-t1) Nhiệt lượng nước nhận để tăng nhiệt độ từ 20oC đến 21,2oC: Q2 = m2c2(t2-t1) Nhiệt lượng thỏi đồng toả giảm nhiệt độ từ t(oC) xuống 21,2oC: Q3 = m3c3(t-t2) 17 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 Vì bỏ qua toả nhiệt mơi trường xung quanh nên theo phương trình cân nhiệt ta có : Q3 = Q1 + Q2 Hay : m3c3(t-t2) = m1c1(t2-t1) + m2c2(t2-t1) ( m1 c +m2 c ) ( t 2−t ) => t = m3 c +t ( 0,5 880+2 4200 ) ( 21,2−20 ) +21 0,2 380 = 160,78(oC) b Thực tế có toả nhiệt mơi trường nên phương trình cân nhiệt viết lại : Q3 = Q1 + Q2 + 10%.(Q1 + Q2) = 1,1.(Q1 + Q2) Hay : m3c3(t’-t2) = 1,1.(m1c1 + m2c2)(t2-t1) 1,1 ( m1 c + m2 c2 ) ( t −t ) => t’ = m3 c3 + t2 1,1 ( 0,5 880+2 4200 ) ( 21,2−20 ) +21 0,2 380 = 174,74(oC) c Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn 00C : Q m 3, 4.105.0,1 34000 (J) Nhiệt lượng hệ thống gồm chậu nhôm, nước, thỏi đồng tỏa giảm từ 21,2 0C xuống 00C là: Q ' m1c1 m2 c2 m3c3 21, 0,5.880 2.4200 0, 2.380 21, 189019 (J) Vì Q ' Q nên nhiệt lượng tỏa Q’ nên làm cho thỏi nước đá tan hết hệ thống dâng lên đến nhiệt t’’: Q Q ' Q m1c1 m2 m c2 m3c3 t '' t '' Q ' Q 189019 34000 16, 60 C m1c1 m2 m c2 m3c3 0,5.880 0,1 4200 0, 2.380 Câu 17 Cho bình chứa đầy nước nhiệt độ t = 40C, viên nước đá có khối lượng m = 50 g khối nước đá chưa biết khối lượng (viên nước đá khối nước đá có nhiệt độ 0°C) Thả viên nước đá thứ vào bình lượng nước trào ngồi 18 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 có khối lương m Sau cân nhiệt nhiệt độ nước bình t 1=34oC Coi có trao đổi nhiệt nước đá phần nước cịn lại bình a) Tìm khối lượng nước ban đầu bình b) Thả tiếp khối nước đá vào bình Khi cân nhiệt, khối nước đá tan hết nhiệt độ nước bình t x Thả tiếp viên nước đá thứ hai vào bình, cân nhiệt, viên nước đá tan hết nhiệt độ nước bình t Viết biểu thức nhiệt độ t2 theo tx c) Thả tiếp viên nước đá thứ thấy viên nước đá khơng tan hết Nhìn mắt khơng rõ viên thứ tan lượng Tìm điều kiện t x thỏa mãn toán Biết nhiệt dung riêng nước c = 4200 J/(kg.K), nhiệt lượng mà kg nước đá cần thu vào để tan chảy hoàn toàn 0oC 336000 J a Phương trình cân nhiệt: Qthu Qtoa m mc t1 t M m c t0 t1 50.10 3.336000 50.10 3.4200 34 M 50.10 4200 40 34 M 1(kg ) Vậy khối lượng nước ban đầu bình là: M=1 (kg) b Khi thả viên đá thứ 2, ta có phương trình cân nhiệt: Qthu Qtoa m mc t2 t M m c t2 t x 50.10 3.336000 50.10 3.4200 t2 50.10 4200 t x t2 t2 19 tx 20 c Khi thả viên đá thứ 3: Qthu m 50.10 3.336000 16800 19 7581 Qtoa M m c t2 50.10 4200 t x t x 15960 20 7581 Qthu Qtoa 16800 t x 15960 t x 8, 640 C Câu 18 Một ống chia độ chứa lượng nước nhiệt độ t0 = 300C Nhúng ống chứa nước vào m1 = 1000g rượu nhiệt độ t1 = -100C Khi có cân nhiệt ống chứa nước nước đá, thể tích hỗn hợp ống tăng thêm 5cm Cho có trao đổi nhiệt nước rượu Biết nhiệt dung riêng nước rượu c = 4200J/kgK c1 = 2500J/kgK; khối lượng riêng nước nước đá D = 1000kg/m3 D1 = 800kg/m3, nhiệt nóng chảy nước đá 3,3.10 J / kg 19 / 22 Tham khảo thêm Fb Đặng Hữu Luyện - Zalo/SĐT 0984024664 a) Xác định nhiệt độ hỗn hợp có cân nhiệt giải thích thể tích hỗn hợp lại tăng? b) Xác định thể tích nước chứa ống có cân nhiệt a - Khi có cân nhiệt ống chứa nước nước đá nên nhiệt độ có cân 00C - Thể tích hỗn hợp tăng thể tích lượng nước hóa đá b Gọi khối lượng nước đá hóa m m m 5.10 m3 m 0, 02kg Ta có: 800 1000 Gọi khối lượng nước ống lúc đầu m0 Nhiệt lượng tỏa nước giảm nhiệt độ Q 4200.m 30 0, 02.3,3.105 từ 300C xuống 00C nóng chảy là: toa Lượng nhiệt thu vào rượu thu để tăng nhiệt độ từ -100C lên 00C: Qthu 2500.1 10 Phương trình cân nhiệt: Qtoa Qthu m0 0,146kg Thể tích nước ống sau cân nhiệt là: V m0 m 0, 000126m3 126cm3 Dn Câu 19 Một cục nước đá nhiệt độ t1 = -5°C dìm ngập hồn tồn vào cốc nước nhiệt độ t2, khối lượng nước khối lượng nước đá m (kg) Coi có nước nước đá trao đổi nhiệt với Cốc đủ thể tích để nước khơng bị tràn dìm nước đá nước Cho biết nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy nước đá c1 = 1800 J/(kg.K); 3, 4.10 J/kg.K; nhiệt dụng riêng nước c2 = 4200 J/kg.K a) Nhiệt độ sau hệ cân nhiệt nhỏ 0°, 0° lớn 0°C Tìm điều kiện t2 b) Cho t2 = 50°C Tìm khối lượng nước bình cân nhiệt a Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -5oC đến 0oC là: Q1 = c1m[0 - (-5)] = 1800.5.m = 9000m Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn: Q2 = λm = 340000mm = 340000m Nhiệt lượng nước tỏa hạ nhiệt độ từ t2 xuống 0oC: Q3 = c2mt2 = 4200.t2.m - TH1: Để nhiệt độ cân nhỏ 0oC Q1 > Q2 + Q3 Hay 9000m > 340000m + 4200.t2.m 20 / 22