Trường THCS Trần Quý Cáp, Điện Bàn Đây là một số đề tôi dạy bồi dưỡng học sinh giỏi cấp trường, xin giới thiệu với các thầy cô nghiên cứu. Nếu có đề nào mới và hay xin trao đổi qua địa chỉ email: ngohuong764@yahoo.com.vn. Xin cảm ơn. ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI PHẦN NHIỆT Bài 1: Một người có một chai nước cất để trên bàn ở trong phòng. Một ngày mùa hè có nhiệt độ là 35 0 C, người đó cần ít nhất 200g nước cất có nhiệt độ 20 0 C để pha thuốc tráng phim. Người đó bèn lấy nước đá trong tủ lạnh để pha với nước cất. Nước đá có nhiệt độ -10 0 C và có khối lượng riêng D = 920kg/m 3 . 1. Để có đúng 200g nước ở 20 0 C, phải lấy bao nhiêu gam (g) nước cất và bao nhiêu g nước đá? 2. Tủ lạnh đó chỉ cho những viên nước đá có kích thước có kích thước 2x2x2cm và chỉ có thể dùng từng viên trọn vẹn. Vậy người đó nên giải quyết nào cho hợp lý nhất? Cho biết: Nhiệt dung riêng của nước là C 0 = 4,2kJ/kg.K, của nước đá là C 1 = 2,1kJ/kg.K. Nhiệt nóng chảy của nước đá ở 0 0 C là λ = 335kJ/kg. Bài 2: Người ta thả vào một nhiệt lượng kế lý tưởng (NLK) đang chứa m 1 = 0,5kg nước ở t 1 = 10 0 C một cục nước đá có khối lượng m 2 1kg ở t 2 = -30 0 C. 1. Tính nhiệt độ, thể tích của hổn hợp sau khi cân bằng được thiết lập. 2. Ngay sau đó, người ta thả vào NLK một cục nước đá khác ở 0 0 C, giữa nó có chứa một cục đồng nhỏ có khối lượng m 3 =10g, còn phần nước đá bao quanh cục đồng là m 2 ’ = 0,2kg. Hỏi cần phải rót thêm vào NLK bao nhiêu nước ở 10 0 C để cục nước đá chứa đồng bắt đầu chìm xuống nước? Cho rằng tốc độ tan của các cục nước đá là như nhau. Biết nhiệt dung riêng của nước là C n = 4200J/kgK; của nước đá là C nd = 2100J/kgK, khối lượng riêng của nước là D n = 1000kg/m 3 ; của nước đá là D nđ = 900kg/m 3 ; của đồng là D đ = 8900kg/m 3 ; và nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 335000J/kg. Bài 3: Lấy M = 1,5kg nước đổ vào bình đo thể tích. Giữ cho bình ở nhiệt độ ban đầu 4 0 C rồi từ từ hơ nóng đáy bình, đồng thời khuấy đều nước. Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước và theo dõi sự tăng thể tích của nước thì thu được bảng kết quả như sau: Nhiệt độ t (0 0 C) 4 20 30 40 Thể tích V (cm 3 ) 1500.0 1503.0 1506.0 1512.1 Nhiệt độ t (0 0 C) 50 60 70 80 Thể tích V (cm 3 ) 1518.2 1526.0 1533.7 1543.2 1. Dùng các số liệu đó hãy tính khối lượng riêng của nước ở các nhiệt độ đã cho. Ngô Hường – GV Vật Lý Trường THCS Trần Quý Cáp, Điện Bàn 2. Thay bình thí nghiệm trên bằng bình thủy tinh khối lượng m 1 = 6,05g gồm hai phần đều có dạng hình trụ, tiết diện phần dưới S 1 – 100cm 2 , tiết diện phần trên S 2 = 6cm 2 , chiều cao phần dưới h 1 = 16cm (hình). Khi bình đang chứa M = 1,5kg nước ở t 0 = 80 0 C thì thả vào bình một lượng nước đá có khối lượng m 2 = 960g ở 0 0 C. Xác định áp suất do nước gây ra tại đáy bình trong hai trường hợp: a/ Trước khi thả nước đá vào. b/ Sau khi thả nước đá vào và đã đạt nhiệt độ cân bằng. Cho NDR nước c 1 = 4200J/kgK, thủy tinh c 2 = 300J/kgK, NNC nước đá λ = 340.10 3 J/kg. Bỏ qua sự dãn nở vì nhiệt của các bình và sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Bài 4: Một nhiệt lượng kế ban đầu chưa đựng gì cả. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của NLK tăng thêm 5 0 C. Sau đó lại đổ thêm một ca nước nóng nữa thì thấy nhiệt độ của NLK tăng thêm 3 0 C. Hỏi nếu đổ thêm vào NLK cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của NLK tăng thêm bao nhiêu độ nữa? Bài 5: Một bình NLK bằng nhôm khối lượng m 1 = 200g chứa m 2 = 400g nước ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C. 1. Đổ thêm vào bình một khối lượng nước ở nhiệt độ t 2 = 5 0 C. Khi cấn bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong bình là t = 10 0 C. Tìm m. 2. Sau đó người ta thả vào bình một khối nước đá có khối lượng m 3 ở nhiệt độ t 3 = - 5 0 C. Khi cân bằng nhiệt thì thấy trong bình còn lại 100g nước đá. Tìm m 3 . Cho NDR của nhôm là c 1 = 880J/kgK, nước là c 2 = 4200J/kgK; nước đá là c 3 = 2100J/kgK. Nhiệt nóng chảy nước đá là λ = 3,4.10 5 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường Bài 6: Trong một cốc mỏng chưa m 1 = 400g nước ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C có những viên nước đá với cùng khối lượng m 2 = 20g và nhiệt độ t 2 = -5 0 C. Hỏi: 1. Nếu thả hai viên nước đá vào cốc thì nhiệt độ cuối cùng của nước trong cốc bằng bao nhiêu? 2. Phải thả tiếp thêm vào cốc ít nhất bao nhiêu viên nước đá nữa để cuối cùng trong cốc có hổn hợp nước và nước đá? Biết rằng nhiệt lượng cần thiết để cốc nóng thêm 1 0 C là 250J. Cho nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c 1 = 4,2.10 3 J/kg.độ; c 2 = 1,8.10 3 J/kg.độ. Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,4.10 5 J/kg. Bỏ qua nhiệt tỏa vào môi trường. Bài 7: Có một bình nhôm khối lượng m 0 = 260g, nhiệt độ ban đầu là t 0 = 20 0 C được bọc kín bằng lớp xốp cách nhiệt. Cần cho bao nhiêu nước ở nhiệt độ t 1 = 50 0 C và bao nhiêu nước đá ở t 2 = -2 0 C vào bình để có M = 1kg nước ở t 3 = 10 0 C khi cân bằng nhiệt. Cho NDR của nhôm là c 0 = 880J/kg độ ; của nước là c 1 = 420J/kg độ; của nước đá c 2 = 210J/kg độ; Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,35.10 5 J/kg Bỏ lớp xốp cách nhiệt đi, nhúng một dây đun điện có công suất không đổi P = 130W vào bình chứa nước nói trên và đun rất lâu thì nước trong bình vẫn không sôi được. a/ Giải thích tại sao? b/ Nếu sau đó bỏ dây đun ra thì sau một khoảng thời gian bao lâu nhiệt độ nước trong bình giảm đi 1 0 C? Ngô Hường – GV Vật Lý Đ 1 h 1 Trường THCS Trần Quý Cáp, Điện Bàn Bài 9: Một chiếc cốc hình trụ, khối lượng m, trong đó chứa một lượng nước cũng có khối lượng m đang ở nhiệt độ t 1 = 10 0 C. Người ta thả vào cốc một cục nước đá khối lượng M đang ở nhiệt độ 0 0 C thì cục nước đá chỉ tan được 1/3 khối lượng của nó và luôn nổi trong khi tan. Rót thêm một lượng nước có nhiệt độ t 2 = 40 0 C vào cốc. Khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của cốc lại là 10 0 C, còn lại nước trong cốc có chiều cao gấp đôi chiều cao mực nwocs sau khi thả cục nước đá. Hãy xác định NDR của chất làm cốc. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, sự dãn nở nhiệt của nước và cốc. Biết NDR của nước là c = 4,2.10 3 J/kg độ, nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 336.10 3 J/kg. Bài 10: Trong một bình nhiệt lượng kế ban đầu có chứa m 0 = 400g nước ở nhiệt độ t 0 = 25 0 C. Người ta đổ thêm một khối lượng nước m 1 ở nhiệt độ t x vào bình thì khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước là t 1 = 20 0 C. Cho thêm một cục nước đá khối lượng m 2 ở nhiệt độ t 2 = -10 0 C vào bình thì cuối cùng trong bình có M = 700g nước ở nhiệt độ t 3 = 5 0 C. Tìm m 1 ; m 2 ; t x . Biết nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c 1 = 4,2.10 3 J/kg.độ; c 2 = 2,1.10 3 J/kg.độ. Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3,36.10 5 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt của các chất trong bình với nhiệt lượng kế và môi trường. Ngô Hường – GV Vật Lý . lượng m 1 = 6,05g gồm hai phần đều có dạng hình trụ, tiết diện phần dưới S 1 – 100cm 2 , tiết diện phần trên S 2 = 6cm 2 , chiều cao phần dưới h 1 = 16cm (hình) đồng thời khuấy đều nước. Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước và theo dõi sự tăng thể tích của nước thì thu được bảng kết quả như sau: Nhiệt độ t (0 0 C)