Giải bài tập Vật lý 8 Bài 24: Công thức tính nhiệt lượng

CÚNG THỨC TÍNH NHIỆT LUỌNG
A. KIẾN THÚC TRỌNG TÂM
Nhiệt lượng của một vật thu vào để nóng lên phụ thuộc những yếu tô nào ? Nhiệt lư ong vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc khối lượng, độ tăng nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật.
Công thức tính nhiệt lượng : Công thức tính nhiệt lượng thu vào Q = m.c.At, trong đó : Q là nhiệt lượng (J), m là khối lượng của vật (kg), At là độ tăng nhiệt độ của vật (°C hoặc K), c là nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K).
3'. Nhiệt dung riêng của .một chất : Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm l°c.
Lưu ý : Để tính được nhiệt lượng Q khi có sự trao đổi nhiệt (có vật toả nhiệt, vật thu nhiệt), khi công nhận sự bảo toàn nãng lượng, thì cần phải có được cả hai đại lượng Qtoả và Qthu. Song cả hai đại lượng này đều không đo được trực tiếp mà chỉ có thể khảo sát được qua các đại lượng trung gian (thời gian, lượng nhiên liệu tốn, những kiến thức này về sau khi học định luật Jun - Len-xơ và năng suất toả nhiệt của nhiên liệu HS mới được học). Nhiệt lượng Q phụ thuộc đồng thời vào ba đại lượng c, m, At°c. Khi nghiên cứu sự biến đổi của Q phải xét sự biến đổi của từng đại lượng khi các đại lượng còn lại không đổi. Để có thể hiểu sâu hơn về kiến thức được học trong bài học này HS có thể cãn cứ thêm vào những kinh nghiệm vốn có trong đời sống hàng ngày như : Khi đun cùng một siêu nước đến nhiệt độ càng cao (độ tăng nhiệt độ càng lớn) thì càng lâu, nghĩa là nhiệt lượng mà nước cần thu là càng lớn. Khi đun hai ấm nước (ấm nước đầy và ấm nước vơi) thì thấy ấm nước đầy thu được nhiều nhiệt lượng hơn vì đun mất nhiều thời gian hơn. Đun hai lượng dầu ãn và nước có có khối lượng bằng nhau tăng đến cùng một nhiệt độ thì thấy nước cần thu nhiều nhiệt lượng hơn. Từ đó ta nhận thấy, nhiệt lượng Q-mà vật thu vào để nóng lên phụ thuộc vào độ tãng nhiệt độ, khối lượng m và chất làm vật.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỚI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP TRONG SGK VÀ SBT
Cl. Độ tăng nhiệt độ và chất làm vật được giữ giống nhau ; khối lượng khác nhau. Để tìm hiểu mối quan hệ giữa nhiệt lượng và khối lượng.
C2. Khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn.
C3. Phải giữ khối lượng và chất làm vật giống nhau. Muốn vậy hai cốc phải đựng cùng một lượng nước.
C4. Phải cho độ tăng nhiệt độ khác nhau. Muốn vậy phải để cho nhiệt độ cuối của 2 cốc khác nhau bằng cách cho thời gian đun khác nhau.
C5. Độ tăng nhiệt độ càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn.
C6. Khối lượng không đổi, độ tăng nhiệt độ giống nhau ; chất làm vật khác nhau.
C7. Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên có phụ thuộc vào chất làm vật.
C8. Tra bảng để biết nhiệt dung riêng ; cân vật để biết khối lượng, đo nhiệt độ để xác định độ tăng nhiệt độ.
C9. 57 000 J = 57 kJ.
CIO. 663 000 J = 663 kJ.
A ;	2. c.
Nhiệt lượng cần để đun nóng 5 l (5 kg) nước từ 20°C lên 40°C là :
Q = m.c.At = 5.4 200.20 = 420 000 J = 420 kJ
Áp dụng công thức Q = m.c.At ta suy ra :
m.c 10.4 200
Nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để đun sôi nước là :
Q = Qâh, + Qnước = mấnrcấnrAt + mnước-cnước-At = 0,4.880.80 + 1.4 200.80 = 28 160 + 336 000 = 364 160 J
59000
= 393 J/kg.K
Nhiệt dung riêng của kim loại này được tính bằng công thức :
m.At 5(50 - 20) Vậy kim loại này là đồng.
Đường I : nước ; đường II: sắt; đường III : đồng.
24.7*. Nhiệt lượng đầu búa nhận được :
Q = m.c.At = 12.460.20 = 110 400 J
Công của búa máy thực hiện trong 1,5 phút là :
A = OJ00 = l 10400.100 = 276000 J
40	40
Công suất của búa là :
= 276000 = 3 067W ~ 3 kW t 90
D.	24.9.D,
c. Đê’ biết chất này là gì ta có thể xác định nhiệt dung riêng của nó :
c =	= 4200 J/kg.K
m.At 1.2
Vậy chất này là nước.
a) Từ đồ thị hình 24.3 SBT, ta tính được nhiệt lượng nước nhận thêm được trong 8 phút đầu là :
Q, = m.c.At, = 0,5.4 200.40 = 420 000 J = 84 000 J Nhiệt lượng nước thu vào trong một phút là :
ạ = 84pọọ = ,0500J 1 8 8
Từ đồ thị hình 24.3, ta tính được nhiệt lượng nước toả ra trong 12 phút tiếp theo là :
Q2 = m.c.At, = 0,5.4 200.40 = 420 000 J = 84 000 J Nhiệt lượng nước toả ra trong một phút là :
q2=Ặ = 8Ị^ = 7000J 2 12 12
Trong 4 phút cuối Q3 = 0 ; q3 = 0.
Năng lượng 5 / (5 kg) nước thu được từ Mặt Trời để đưa nhiệt độ của nó tăng từ 28°c lên 34°c là :
Q = m.c.At = 5.4 200(34°C - 28°C) = 126 000 J = 126 kJ
Ban ngày, Mật Trời truyền cho mỗi đơn vị diện tích mặt biển và đất những nhiệt lượng bằng nhau. Do nhiệt dung riêng của nước biển lớn hơn của đất nên ban ngày nước biển nóng lên chậm hơn và ít hơn đất liền. Ban đêm, cả mặt biển và đất liền đều toả nhiệt vào không gian nhưng mặt biển toả nhiệt chậm hơn và ít hơn đất liền. Vì vậy, nhiệt độ trong ngày ở các vùng gần biển ít thay đổi hơn ờ các vùng nằm sâu trong đất liền.
Nhiệt lượng để đun sôi nước là :
Q = Qám + Qnước = mấm-Cấm-At + mnước.cnước.At = 0,3.380.85 + 1.4 200.85 = 9 690 + 357 000 = 366 690 J.
Thời gian để đun sôi nước là : t =	- I2phút 14giây
500
c. BÀI TẬP BỔ SUNG
24a. Một ấm nhôm có khối lượng 400g chứa 1 ỉ nước. Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để đun sôi nước trong ấm. Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm và của nước lần lượt là Cj = 880 J/kg.K ; c2 - 4 200 J/kg.K và nhiệt độ ban đầu của nước là 20°C.
24b. Một miếng hợp kim chì và đồng có khối lượng 100 g ở nhiệt độ 100°C. Cung cấp nhiệt, lượng 6,1 kJ cho miếng kim loại này thì nhiệt độ cuối cùng là 300°C. Bỏ qua sự mất mát nhiệt do môi trường, tìm khối lượng của mỗi kim loại trong hợp kim. Cho biết nhiệt dung riêng của chì và đồng lần lượt là 130 J/kg.K và 380 J/kg.K. Biết rằng mỗi kim loại trong hợp kim thu nhiệt một cách độc lập so với các kim loại kia.