NHIỆT LƯỢNG TỎA - THU TRONG QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Công thức tính nhiệt lượng thu vào hay toả ra trong quá trình truyền nhiệt:
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Bài 1: Một bình nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 0,118kg nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2kg đã được đun nóng tới nhiệt độ 75°C. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.
Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kgK; và nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kgK. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh.
Hướng dẫn:
Gọi t là nhiệt độ lúc cân bằng nhiệt.
Nhiệt lượng của sắt toả ra khi cân bằng:
Q1 = mscs(75 – t) = 92(75 – t) (J)
Nhiệt lượng của nhôm và nước thu được khi cân bằng nhiệt:
Q2 = mnhcnh(t – 20) = 460 (t – 20) (J)
Q3 = mncn(t – 20) = 493,24 (t – 20) (J)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu
92 (75 – t) = 460(t – 20) + 493,24 (t – 20)
⇔ 92 (75 – t) = 953,24 (t – 20)
Giải ra ta được t ≈ 24,8°C
Bài 2: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,4°C. Người ta thả mọt miếng kim loại có khối lượng 192g đã đun nóng tới nhiệt độ 100°C vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của miếng kim loại, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 21,5°C.
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh và biết nhiệt dung riêng của đồng thau là 128J/kgK và của nước là 4180J/kgK.
Hướng dẫn:
Nhiệt lượng toả ra của miếng kim loại khi cân bằng nhiệt là:
Q1 = mkck(100 – 21,5) = 15,072ck (J)
Nhiệt lượng thu vào của đồng thau và nước khi cân bằng nhiệt là:
Q2 = mđcđ(21,5 – 8,4) = 214,6304 (J)
Q3 = mncn(21,5 – 8,4) = 11499,18 (J)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu
15,072ck = 214,6304 + 11499,18
Giải ra ta được ck = 777,2J/kgK.
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. 100g chì được truyền nhiệt lượng 260J, thì tăng nhiệt độ từ 150C đến 350C. Tính nhiệt dung riêng của chì.
A. 130J/kg.K. B. 26J/kg.K
C. 130kJ/kg.K D. 260kJ/kg.K
Câu 2. Một bình nhôm khối lượng 0,5kg ở nhiệt độ 200C. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nó tăng lên 500 C. Biết nhiệt nhung của nhôm là 0,92.103J/kg. K
A. 13,8.103J. B. 9,2.103J
C. 32,2.103J. D. 23,0.103J.
Câu 3. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng 5 kg nước từ nhiệt độ 20 0C lên 100 0C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/kg.K.
A. 1672.103 J. B. 1267.103 J.
C. 3344.103 J. D. 836.103 J.
Câu 4. Biết nhiệt dung của nước xấp xỉ là 4,18.103 J/(kg.K). Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước ở 200C sôi là
A. 8.104 J. B. 10. 104 J.
C. 33,44. 104 J. D. 32.103 J.
Câu 5. Tính nhiệt lượng tỏa ra khi 1 miếng sắt có khối lượng 2 kg ở nhiệt độ 500 0C hạ xuống còn 40 0C. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K.
A. 219880 J. B. 439760 J.
C. 879520 J. D. 109940 J.
Câu 6. Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0.21 kg được nung nóng đến 2000C vào cốc đựng nước ở 300C. Sau một thời gian, nhiệt độ của nước và quả cầu đều bằng 500C. Tính khối lượng nước trong cốc. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.
A.3,30kg. B. 7,50kg.
C. 0,21kg. D. 0,33kg.
Câu 7. Thả một miếng đồng khối lượng 600 g nhiệt dung riêng 400 J/kgđộ ở nhiệt độ 1200 C vào 500 g nước nhiệt dung riêng 4,2 kJ/(kgK) ở nhiệt độ 200 C. Nhiệt độ cân bằng là
A. 1200C. B. 30,260C.
C. 700C. D. 38,0650C.
Câu 8. 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 của đồng và nước lần lượt là c1 = 400 J/(kg.K), c2 = 4200 J/(kg.K). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với môi trường. Nhiệt độ ban đầu t1 của đồng là
A.9260C. B. 9620C.
C. 5300C. D. 5030C.
Câu 9. Một bình nhôm khối lượng 0,5kg chứa 118 g nước ở nhiệt độ 200C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới nhiệt độ 750C. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm, nước và sắt lần lượt là 896 J/(kg.K), 4180 (J/kg.K), (460 J/kg.K). Nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là
A. 270C. B. 300C.
C. 330C. D.250C.
Câu 10. Một cốc nhôm có khối lượng 100g chứa 300 g nước ở nhiệt độ 200 C. Người ta thả vào cốc nước một chiếc thìa bằng đồng có khối lượng 75 g vừa được vớt ra từ một nồi nước sôi ở 1000C. Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.độ, của đồng là 380 J/kg.độ và của nước là 4,19.103 J/kg.độ. Nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt là
A. 21,70C. B. 23,60C.
C. 20,50C. D. 25,40C.
Câu 11. Để xác định nhiệt độ của một cái lò bạn Thảo Minh đã đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 22,3 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò bạn Thảo Minh lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế có khối lượng 200g có chứa 450 g nước ở nhiệt độ 15°C. Nhiệt độ của nước tăng lên tới 22,5°C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kg.K của sắt là 478J/kg.K và của nhiệt lượng kế là 418J/(kg.K). Nếu bạn Thảo Minh bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của nhiệt lượng kế thì nhiệt độ đo được của lò sai lệch so với nhiệt độ thực của lò là
A.4,2%. B. 4,4%.
C. 4,0%. D. 5,0%.
Câu 12. Một quả cầu bằng sắt có khối lượng m được nung nóng đến nhiệt độ t0 0C. Nếu thả quả cầu đó vào một bình cách nhiệt thứ nhất chứa 5 kg nước ở nhiệt độ 00C thì nhiệt độ cân bằng của hệ là 4,2 0C. Nếu thả quả cầu đó vào bình cách nhiệt thứ hai chứa 4 kg nước ở nhiệt độ 25 0C thì nhiệt độ cân bằng của hệ là 28,90C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Biết nhiệt dung riêng của sắt và nước lần lượt là 460 J/kg.K và 4200 J/kg.K. Khối lượng m và nhiệt độ t0 ban đầu của quả cầu lần lượt là
A.0,55kg và 3500C.
B. 2,00kg và 1000C.
C. 0,55kg và 1000C.
D. 2,00kg và 3500C.
Câu 13. Có một số chai sữa hoàn toàn giống nhau, đều đang ở nhiệt độ \({{t}_{x}}{}^{0}C\). Người ta thả từng chai lần lượt vào một bình cách nhiệt chứa nước, sau khi cân bằng nhiệt thì lấy ra và thả chai khác vào. Nhiệt độ nước ban đầu trong bình là \({{t}_{0}}={{36}^{0}}C\), chai thứ nhất lấy ra có nhiệt độ \({{t}_{1}}={{33}^{0}}C\), chai thứ hai khi lấy ra có nhiệt độ \({{t}_{2}}={{30,5}^{0}}C\). Bỏ qua sự hao phí nhiệt. Nhiệt độ \({{t}_{x}}\) có giá trị bằng
A. 200C. B. 180C.
C. 310C. D. 250C.
Câu 14. Một bình nhiệt lượng kế bằng thép khối lượng 0,1 kg chứa 0,5 kg nước ở nhiệt độ 15°C. Người ta thả một miếng chì và một miếng nhôm có tổng khối lượng 0,15 kg và nhiệt độ 100°C vào nhiệt lượng kế. Kết quả là nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng lên đến 17°C. Cho biết nhiệt dung riêng của chì là 127,7 J/(kg.K), của nhôm là 836 J/(kg.K), của thép là 460 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K). Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra bên ngoài. Khối lượng của miếng chì và miếng nhôm lần lượt là
A.46g và 104g. B. 64g và 140g.
C.104g và 46g. D. 140g và 64g.
Câu 15. Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở nhiệt độ 1360C vào một nhiệt lượng kế chứa 50g nước ở 140C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. Biết rằng nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 180C và muốn cho riêng nhiệt lượng kế nóng thêm lên 10C thì cần 65,1J; nhiệt dung riêng của nước, chì và kẽm lần lượt là 4190J/(kg.K), 130J/(kg.K) và 210J/(kg.K). Khối lượng chì và kẽm có trong miếng hợp kim lần lượt là
A. 42g và 8g. B. 15g và 35g.
C. 8g và 42g. D. 35g và 15g.
Câu 16. Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m ở nhiệt độ t1 = 200C. Cho vào nhiệt lượng kế một lượng nước có khối lượng m ở nhiệt độ t2. Khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước giảm đi 120C. Tiếp tục đổ thêm một chất lỏng khác có khối lượng 2m ở nhiệt độ t3 = 400C (chất lỏng này không tác dụng hóa học với nước) vào nhiệt lượng kế thì nhiệt độ cân bằng giảm đi 160 so với nhiệt độ cân bằng nhiệt lần thứ nhất. Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là 900J/kg.K và 4200J/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt ra môi trường. Nhiệt dung riêng của chất lỏng đã đổ thêm vào nhiệt lượng kế bằng
A. 4080(J/kg.K). B. 2040(J/kg.K).
C. 9690(J/kg.K). D.1133(J/kg.K).
Câu 17. Một nhiệt lượng kế ban đầu không chứa gì, có nhiệt độ t0. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 50C. Lần thứ hai, đổ thêm một ca nước nóng như trên vào thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 30C nữa. Lần thứ ba đổ thêm vào cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm
A.60C. B. 140C. C. 80C. D. 50C.
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung Phương pháp giải bài tập về Nhiệt lượng tỏa - thu trong quá trình truyền nhiệt môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tốt!
