Chuyên đề vật lý Ch-ơng II : Nhiệt học A Kiến thức cần nhớ 1, Công thức nhiƯt l-ỵng : Q = mc t Víi : - Q : NhiƯt l-ỵng (J) - m : Khèi l-ỵng ( kg) - c : NhiƯt dung riªng (J/kg.K) - t : độ tăng (giảm) nhiệt độ vật (0C) 2, Ph-ơng trình cân nhiệt : QTR = QTV 3, Công thức suất toả : Q = mq Với : - q : Năng suất toả nhiệt nhiên liệu (J/kg) - m : Khối l-ợng nhiên liƯu (kg) Q 4, C«ng thøc hiƯu st cđa nhiƯt l-ỵng : H = ci 100% Qtp Víi : - H : Hiệu suất toả nhiệt nhiên liệu (%) - Qci : NhiƯt l-ỵng cã Ých (J) - Qtp : Nhiệt l-ợng toàn phần (J) B Bài tập áp dụng Bài 1: Trong bình có chứa m1=2kg n-ớc t1=250C Ng-ờng ta thả vào bình m2 kg n-ớc đá t2=-200C Hãy tính nhiệt độ chung khối l-ợng n-ớc khối l-ợng đá có bình có cân nhiệt tr-ờng hợp sau : a, m2=1kg b, m2=0,2kg c, m2=6kg Giá trị nhiệt dung riêng n-ớc ,của n-ớc đá nhiệt nóng chảy n-ớc đá lần l-ợt : c1=4200J/kg.K ; c2=2100J/kg.K ; =304.105J/kg Bµi : a, TÝnh nhiệt l-ợng cần thiết để nung nóng chi tiết máy thếp có khối l-ợng 0,2 từ 200C ®Ðn 3700C biÕt nhiƯt dung dung cđa thÐp lµ 460J/kg.K b, Tính khối l-ợng nhiên liệu cần thiết để cung cấp nhiệt l-ợng , biết suất toả nhiệt nhiên liệu 46000J/kg 40% nhiẹt l-ợng dùng để nung nóng vật Bài : Ng-ời ta thả miếng sắt khối l-ợng 400g đ-ợc nung nóng tới 700C vào bình đựng 500g n-ớc nhiệt độ 200C Xác định nhiệt độ n-ớc có cân nhiệt Gọi nhiệt l-ợng bình đựng n-ớc thu vào không đáng kể Nhiệt dung riêng n-ớc sắt lần l-ợt :4200J/kg.K 460J/kg.K Bài : Tính nhiệt l-ợng cần thiết ®Ĩ ®un 200 cm3 n-íc mét Êm nh«m cã khối l-ợng 500g từ 200C đến sôi Nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K , nhôm 880J/kg.K Bài : Một bếp dầu hoả có hiệu suất 30% a, Tính nhiệt l-ợng toàn phần mà bếp toả khối l-ợng dầu hoả cháy hết 30g b, Tính nhiệt l-ợng có ích nhiệt l-ợng hao phí c, với l-ợng dầu nói đun đ-ợc n-ớc từ 30 0C lên đến 1000C Năng suất toả nhiệt dầu 44.106J/kg Nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K Bài : a, Tính nhiệt l-ợng cần thiết để ®un lÝt n-íc ®ùng mét Êm nh«m tõ 200C đến 1000C Cho biết khối l-ợng ấm 0,5 kg ,nhiệt dung riêng n-ớc 4200K/kg.K ,của nhôm 880J/kg.K b, Tính l-ợng dầu cần thiết để đun n-ớc biết suất toả nhiệt dầu 4,5.10 7J/kg có 50% l-ợng bị hao phí môi tr-ờng xung quanh Bài : Có kg n-ớc nhiệt độ 1000C đ-ợc đ-a vào lò dùng nóng N-ớc từ lò có nhiệt độ 700C Hỏi lò nhận nhiệt l-ợng ? Nhiệt hoá Chuyên đề vật lý n-ớc 2,3.106J/kg ,nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K Bài : Tính nhiệt l-ợng cần thiết để nấu chảy 20 kg nhôm 280C Nếu nấu l-ợng nhôm lò than có hiệu suất 25% cần đốt than ? Cho nhiệt dung riêng của nhôm 880J/kg.K Nhiệt nóng chảy nhôm 3,78.105J/kg Năng suất toả nhiệt than 3,6.107J/kg Nhiệt độ nóng chảy nhôm 6580C Bài : Bỏ 25g n-ớc đá Oo C vào cốc vào cốc chứa 0,4 kg n-íc ë 400C Hái nhiƯt ci cïng cđa n-ớc cốc ? Nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K , nhiệt nóng chảy n-ớc đá 3,4.105J/kg Bài 10 : Bỏ 400g n-ớc đá 00C vào 500g n-ớc 400C , N-ớc đá có tan hết không ? Nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K , nhiệt nóng chảy n-ớc 3,4.10 5J/kg Bài 11 : 2kg n-ớc đ-ợc đun nong từ 200C đén sôi 0,5kg biến thành Tính nhiệt l-ợng cần thiết để làm việc Nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K , nhiệt hoá n-ớc 2,3.106J/kg Bài 12 : Một bình nhiệt l-ợng kế đồng khối l-ợng 128g chứa 240g n-ớc nhiệt độ 8,40C Ng-ời ta thả vào bình miếng kim loại khối l-ợng 192g đ-ợc nung nóng tới 1000C Nhiệt độ có cân nhiệt 21,50C Xác định nhiệt dung riêng kim loại Cho biết nhiệt dung riêng đồng 0,38.103J/kg.K n-ớc 4,2.103J/kg.K Bài 13 : Một bình nhôm khối l-ợng 0,5kg đựng 0,118kg n-ớc nhiệt độ 200C ng-ời ta thả vào bình miếng sắt khối l-ợng 0,2kg đ-ợc nung nóng tới 75 0C Xác định nhiệt độ n-ớc bắt đầu có cân nhiệt Bỏ qua toả nhiệt môI tr-ờng xung quanh cho biết nhiệt dung riêng nhôm , n-ớc sắt lần l-ợt lµ 880J/kg.K ; 4200J/kg.K vµ 460J/kg.K Bµi 14 : Ng-êi ta bỏ miếng hợp kim chì kẽm có khối l-ợng 50g nhiệt độ 1360C vào nhiệt l-ợng kế có nhiệt dung 50J/kg chứa 100g n-ớc 14 0C Xác định khối l-ợng kẽm chì miếng hợp kim ,biết nhiệt độ cân nhiệt 18 0C Bỏ qua chao đổi nhiệt với môi tr-ờng xung quanh Nhiệt dung riêng kẽm chì t-ơng ứng 377J/kg.K 126J/kg.K Bài 15 : Bỏ miếng kim loại có khối l-ợng 100g nung nóng đén 5000C vào 400g n-íc ë 29,60C NhiƯt ®é ci cïng cđa n-ớc 500C Tính nhiệt dung riêng kim loại cho biết kim loại ? Bài 16 : Dung bếp dầu hỏa để đun sôi mét Êm n-íc chøa lÝt n-íc ë 25 0C , ấm nhôm có khối l-ợng 250g a, Tính nhiệt l-ợng phải cung cấp cho ấm n-ớc b, HiƯu st cđa bÕp dÇu b»ng 50% TÝnh khối l-ợng dầu dùng để đun bếp Cho biết suất toả nhiệt 4,4.105J/kg Bài 17 : Thả 1,6 kg n-ớc đá -100C vào nhiệt l-ợng kế đựng 1,6 kg n-ớc 800C ,bình nhiệt l-ợng kế đồng có khối l-ợng 200 gvà có nhiệt dung riêng 380 J/kg.K a, N-ớc đá có tan hết hay không ? b, Tính nhiệt độ cuối nhiệt l-ợng kế Cho biết nhiệt dung riêng n-ớc đá 2100 J/kg.K nhiệt nóng chảy n-ớc đá =336.103 J/kg Bài 18 : Dïng mét bÕp ®iƯn ®Ĩ ®un nãng mét nåi ®ùng n-ớc đá -200C Sau phút n-ớc đá bắt đầu nóng chảy a, Sau n-ớc đá bắt đầu nóng chảy hết ? b, Sau n-ớc bắt đầu sôi ? c, Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc nhiệt độ n-ớc vào thời gian đun Tìm nhiệt l-ợng mà bếp toả từ đầu đến n-ớc bắt đầu sôi ,biết hiệu suất đun nóng nồi 60% Chuyên đề vật lý Cho biết nhiệt dung riêng n-ớc đá n-ớc lần l-ợt 2100J/kg.K 4200J/kg.K Nhiệt nóng chảy n-ớc đá =3,4.105J/kg Bài 19 : Ng-ời ta thả 300g hỗn hợp gồm bột nhôm thiếc đ-ợc nung nóng tới t1=1000Cvào bình nhiệt l-ợng kế có chứa 1kg n-íc ë nhiƯt ®é t2=150C NhiƯt ®é cân nhiệt t=170C Hãy tính khối l-ợng nhôm thiếc có hỗn hợp Cho biết khối l-ợng nhiệt l-ợng kế 200g Nhiệt dung riêng nhiệt kế , nhôm , thiếc n-ớc lần l-ợt 460J/kg.K , 900J/kg.K , 230J/kg.Kvµ 4200J/kg.K Bµi 20 : Cã hai bình cách nhiệt Bình chứa m1=4 kg n-ớc nhiệt độ t1=200C ; bình chứa m1=8 kg n-íc ë t2=400C Ng-êi ta trót mét l-ỵng n-íc m tõ b×nh sang b×nh Sau nhiệt độ bình ổn định , ng-ời ta lại trút l-ợng n-ớc m từ bình sang bình Nhiệt độ bình cân nhiệt t2'=380C Hãy tính l-ợng m trút lần nhiệt độ ổn định t'1ở bình Bài 21 : Có bình cách nhiệt đựng chất lỏng Một học sinh lần l-ợt múc ca chất lỏng bình trút vào bình ghi nhiệt độ lại cân nhiệt bình 2sau lần trút :100C ; 17,50C , bỏ sót lần không ghi, 250C Hãy tính nhiệt độ có cân nhiệt lần bị bỏ sót không ghi nhiệt độ chất lỏng bình Coi nhiệt độ khối l-ợng ca chất lỏng lấy từ bình 1®Ịu nh- Bá qua sù trao ®ỉi nhiƯt víi môi tr-ờng Bài 22 : Một bình cách nhiệt có chứa l-ợng chất lỏng rắn với khối l-ợng m , m2,, mn nhiệt độ ban đầu t-ơng ứng t1 , t2 , , tn Biết nhiệt dung riêng chất lần l-ợt b»ng c1 ,c2 ,…,cn TÝnh nhiƯt ®é chung bình cân nhiệt Bài 23 : Trong hai bình cách nhiệt có chứa hai chật lỏng khác hai nhiệt độ ban đầu khác > Ng-ời ta dùng nhiệt kế , lần l-ợt nhúng nhúng lại vào bình , vào bình Chỉ số nhiệt kế lần l-ợt 400C , 80C ,390C , 9,50C a, a, Đến nhóng tiÕp theo nhiƯt kÕ chØ bao nhiªu ? Sau mét sè rÊt lín lÇn nhóng nh- vËy , nhiƯt kế ? Bài 24 : Ng-ời ta thả cục n-ớc đá nhiệt độ t1=-500C vào l-ợng n-ớc t2=600C để thu đ-ợc 25kg n-ớc 250C Tính khối l-ợng n-ớc đá n-ớc Bài 25 : Ng-ời ta thả 400g n-ớc đá vào 1kg n-ớc 50C Khi cân nhiệt , khối l-ợng đá tăng thêm 10g Xác định nhiệt độ ban đầu n-ớc đá Cho biết nhiệt dung riêng n-ớc đá 2100J/kg.K nhiệt nóng chảy n-ớc đá 3,4.10 5J/kg Bài 26 : Trong bình đồng ,khối l-ợng 800g có chứa 1kg nhiệt độ 400C ng-ời ta thả vào cục n-ớc đá nhiệt độ -100C Khi có cân nhiệt , ta thấy sót lại 150g n-ớc đá ch-a tan Xác định khối l-ợng ban đầu n-ớc đá Cho biết nhiệt dung riêng đồng 400J/kg.K Bài 27 : Trong nhiệt l-ợng kế có chứa 1kg n-ớc 1kg n-ớc đá nhiệt độ 0 C ng-ời ta rót thêm vào ®ã 2kg n-íc ë 500C TÝnh nhiƯt ®é c©n cuối Bài 28 : Trong bình chứa 1kg n-ớc đá 00C ng-ời ta cho dẫn vào 500g n-ớc 1000C Xác định nhiệt độ khối l-ợng n-ớc có bình cân nhiệt Cho biết nhiệt háo n-ớc 2,3.106J/kg Bài 29 : Trong bình đồng khối l-ợng 0,6 kg có chứa kg n-ớc đá -150C , ng-ời ta dẫn vào 1kg n-ớc 1000C Xác định nhiệt độ chung khối l-ợng có bình có cân nhiệt Cho nhiệt dung riêng đồng 400J/kg.K n-ớc 4200J/kg.K ; n-ớc đá 2100J/kg.K nhiẹt nóng chảy n-ớc đá 3,4.10 5J/kg Bài 30 : Ng-ời ta thả 5kg thép đ-ợc nung nóng ®Õn 5000C vµo 2,3 kg n-íc ë nhiƯt ®é 200C Có t-ợng xảy ? Giải thích Cho nhiệt dung riêng thép 460J/kg.K , n-ớc 4200J/kg.K nhiệt háo n-ớc 2,3.10 6J/kg Chuyên đề vật lý Bài 31 : Đun n-ớc thùng sợi dây nung nhúng n-ớc có công suất 1200 oát Sau thêi gian n-íc nãng lªn tõ 800C ®Õn 900C Sau ®ã ng-êi ta rót d©y nãng khỏi n-ớc thấy sau phút n-ớc thïng ngi ®i 1,5 0C Coi r»ng nhiƯt toả môi tr-ờng cách đặn Hãy tính khối l-ợng n-ớc đựng thùng Bỏ qua sù hÊp thơ nhiƯt cđa thïng Bµi 32 : Bỏ cầu đồng thau có khối l-ợng 1kg đ-ợc nung nóng đến 100 0C vào thùng sắt có khối l-ợng 500g đựng 2kg n-ớc 200C Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi tr-ờng a, Tìm nhiệt độ cuối n-ớc Biết nhiệt dung riêng đồng thau , sắt , n-ớc lần l-ợt : c1=380J/kg.K ; c2=460J/kg.K ; c3=4200J/kg.K b, Tìm nhiệt l-ợng cần thiết để đun n-ớc từ nhiệt độ câu a (có cầu) đến 50 0C? Bài 33 : Bỏ 100g n-ớc đá 00C vào 300g n-ớc 200C a, N-ớc đá có tan hết không ? Cho nhiệt nóng chảy n-ớc đá =3,4.105 J/kg nhiệt dung riêng n-ớc c = 4200J/kg.K b, Nếu không , tính khối l-ợng n-ớc đá lại ? Bài 34 : Dẫn 100g n-ớc 1000C vào bình cách nhiệt đựng n-ớc đá - 40C N-ớc đá bị tan hoàn toàn lên đến 100C a, Tìm khối l-ợng n-ớc đá có bình Biết nhiệt nóng chảy n-ớc đá 3,4.105J/kg , nhiệt hoá n-ớc 2,3.100J/kgnhiệt dung riêng n-ớc n-ớc đá lần l-ợt 4200J/kg.K 2100J/kg.K b,Để tạo nên 100g n-ớc 1000C từ n-ớc 200C bếp dầu có hiệu suất 40% Tìm l-ợng dầu cần dùng , biết suất toả nhiệt dầu 4,5.10 7J/kg Bài 35 : Để xác định nhiệt độ bếp lò ng-ời ta làm nh- sau : Bỏ vào lò khối đồng hình lập ph-ơng có cạnh a=2cm , sau lấy khối đồng bỏ tảng n-ớc đá 00C Khi có cân nhiệt , mặt khối đồng chìm d-ới mặt n-ớc đá đoạn b = 1cm Biết khối l-ợng riêng đồng D0=8900kg/m3; nhiệt dung riêng đồng c0=400J/kg.K ; nhiệt nóng chảy n-ớc đá =3,4.105J/kg ; khối l-ợng riêng n-ớc đá d=900kg/m3 Giả sử n-ớc đá tan thành hình hộp có tiết diện tết diện khối đồng Bài 36 : Một thỏi hợp kim chì kẽm có khối l-ợng 500g 1200C đ-ợc thả vào nhiệt l-ợng kế có nhiệt dung 300J/®é chøa 1kg n-íc ë 200C NhiƯt ®é cân 220C Tìm khối l-ợng chì , kẽm có hợp kim Biết nhiệt dung riêng chì , kẽm , n-ớc lànn l-ợt :130J/kg.K ; 400J/kg.K ; 4200J/kg.K Bài 37 : Một ô tô chạy với vận tốc 36km/h máy phải sinh mét c«ng st P=3220 w HiƯu st cđa máy H=40% Hỏi với 1lít xăng , xe đ-ợc km ?Biết khối l-ợng riêng suất toả nhiệt xăng D=700kg/m3 , q=4,6.107J/kg Bài 38 : a, Một ấm nhôm khối l-ợng m1=250g chøa 1,5 lÝt n-íc ë 200C TÝnh nhiƯt l-ỵng cần để đun sôi l-ợng n-ớc nói Biết nhiệt dung riêng nhôm n-ớc lần l-ợt c1=880J/kg.K c2=4200J/kg.K b, Tính l-ợng dầu cần dïng BiÕt hiƯu st ®un n-íc b»ng bÕp dầu 30% suất toả nhiệt dầu q=44.106J/kg Bài 39 : a, Tính nhiệt l-ợng 500g n-ớc 300C toả nhiệt độ hạ xuống 00C , biết nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K b, Để biến l-ợng n-ớc thành n-ớc đá -100C Tính l-ợng n-ớc đá tối thiểu cần dùng , biết nhiệt dung riêng n-ớc đá 2000J/kg.K ; nhiệt nóng chảy n-ớc đá =3,4.105J/kg Chuyên đề vật lý Bài40 : Một hỗn hợp gồm chất lỏng không tác dụng hoá học với có khối l-ợng lần l-ợt m1=1kg ; m2=2kg ; m3=3kg Biết nhiệt dung riêng nhiệt độ chúng lần l-ợt : c1=2000J/kg.K , t1=100C ; c2=4000J/kg.K , t2=-100C ; c3=3000J/kg.K , t3=500C Hãy tìm : a, Nhiệt độ hỗn hợp cân nhiệt b, Nhiệt l-ợng cần để làm nóng hỗn hợp từ điều kiện ban đầu ®Õn 300C Bµi 41 : Mét thái ®ång 450g đ-ợc nung nóng đến 2300C thả vào chậu nhôm khối l-ợng 200g chứa n-ớc có nhiệt độ 250C Khi cân nhiệt nhiệt độ 300C Tìm khối l-ợng có chậu Biết nhiệt dung riêng đồng , nhôm , n-ớc lần l-ợt c1=380J/kg.k , c2=880J/kg.K , c3=4200J/kg.K Bài 42 : §Ĩ cã 1,2kg n-íc ë 360C ng-êi ta trén n-íc ë 150C vµ n-íc ë 850C TÝnh khối l-ợng n-ớc loại Bài 43 : a, Trén 150g n-ícỉ¬ 150C víi 100g n-íc ë 370C Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp b, Trên thực tế , 150g n-ớc 150C đ-ợc đựng mét nhiƯt l-ỵng kÕ b»ng b»ng thau Khi để 100g n-ớc 370C vào nhiẹt độ cân n-ớc 230C GiảI thích kết lại khác kết Tính nhiệt l-ợng hấp thu nhiệt l-ợng kế nhiẹt độ tăng lên 10C Cho nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K c, Lấy miếng chì khối l-ợng 100g từ thùng sôi bỏ vào nhiệt l-ợng kế câu b Nhiệt dộ sau cung nhiệt l-ợng kế 23,90C Tính nhiệt dung riêng chì Bài 44 : Một ấm n-ớc nhiệt độ t=100C đặt bếp đIện Sau thời gian T1=10 ph n-ớc sôi Sau thời gian n-ớc bay hoàn toàn ? cho nhiệt dung riêng nhiệt hoá n-ớc lần l-ợt 4200J/kg.K ; 2,3.106J/kg BiÕt c«ng st nhiƯt cung cÊp cho Êm giữ không thay đổi Bài 45 : Một bếp ®IƯn ®un mét Êm ®ùng 500g n-íc ë 150C Nếu đun ph , nhiệt độ n-ớc lên đến 230C Nếu l-ợng n-ớc 750g đun ph nhiệt độ lên đến 20,80C Tính : a, Nhiệt l-ợng ấm thu vào để tăng lên 10C b,Nhiệt l-ợng bếp điện toả ph Cho hiƯu st cđa bÕp 40% nhiệt dung riêng n-ớc 4200J/kg.K Bài 46 : Bỏ vật rắn khối l-ợng 100g 1000C vào 500g n-ớc 150C nhiệt ®é sau cïng cđa vËt lµ 160C Thay n-íc 800g chất lỏng khác 100C nhiệt độ sau 130C Tìm nhiệt dung riêng vật rắn chất lỏng Cho nhiệt dung riêng cđa n-íc lµ 4200J/kg.K ... cần thiết để nấu chảy 20 kg nhôm 280 C Nếu nấu l-ợng nhôm lò than có hiệu suất 25% cần đốt than ? Cho nhiệt dung riêng của nhôm 88 0J/kg.K Nhiệt nóng chảy nhôm 3, 78. 105J/kg Năng suất toả nhiệt than... dung riêng đồng , nhôm , n-ớc lần l-ợt c1= 380 J/kg.k , c2 =88 0J/kg.K , c3=4200J/kg.K Bài 42 : Để cã 1,2kg n-íc ë 360C ng-êi ta trén n-íc ë 150C n-ớc 85 0C Tính khối l-ợng n-ớc loại Bài 43 : a,... q=4,6.107J/kg Bài 38 : a, Một ấm nhôm khối l-ợng m1=250g chứa 1,5 lít n-ớc 200C Tính nhiệt l-ợng cần để đun sôi l-ợng n-ớc nói Biết nhiệt dung riêng nhôm n-ớc lần l-ợt c1 =88 0J/kg.K c2=4200J/kg.K