Giải Lí 8: Bài 24. Công thức tính nhiệt lượng
Bài 24. CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững Nhiệt lượng vật cần thu vào đế nóng lên phụ thuộc khôi lượng, độ tăng nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật. Công thức tính nhiệt lượng vật thu vào: Q = m.c.At trong đó m : khôi lượng của vật (kg) c : nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K) t : độ tăng nhiệt độ của vật (°C hoặc K) Q : nhiệt lượng (J) Nhiệt dung riêng của một chát cho biết nhiệt lượng cần thu vào để làm cho lkg chất đó tăng thêm 1°C. Bảng nhiệt dung riêng c (JHig.K) một số chất thường gặp Chất c (J/kg.K) Chất C(J/kg.K) nước 4200 đất 800 rượu 2500 thép 460 nước đá 1800 đồng 380 nhôm 880 chì 130 B. TRẢ LỜI CÂU HỎI I. NHIỆT LƯỢNG MỘT VẬT THU VÀO PHỤ THUỘC NHỮNG YẾU TỐ NÀO? Cỉ. Để kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào đế nóng lên và khôi lượng của vật, người ta có thế’ làm thí nghiệm vẽ ở hình bên. Dùng đèn cồn lần lượt đun 2 khối lượng nước khác nhau, 50 g và 100 g, đựng trong 2 cốc thủy tinh giống nhau, đế’ nước ở trong các cốc đều nóng lên thêm 20°C. Tiến hành thí nghiệm và kết quả thu được ghi ỏ' bảng: Chất Khối lượng Độ tăng nhiệt độ Thời gian đun So sánh khôi lượng So sánh nhiệt lượng Cốc 1 Nước . 50g At° = 20°C t’i = õphút ffii= □ m2 Qi= ũ Q2 Cốc 2 Nước 100g At"= 20°C t-2 = lOphút Trong thí nghiệm trên, yếu tố nào ở hai cốc giữ giống nhau, yếu tố nào được thay đối? Tại sao phải làm như thế? Hãy tìm số thích hợp cho các chỗ trống ở hai cột cuối của bảng. Biết nhiệt lượng của ngọn lửa đèn còn truyền cho nước tỉ lệ với thời gian đun. Trả lời Độ tăng nhiệt độ và chất làm vật (nước) được giữ giống nhau Khôi lượng thay đổi. Làm như vậy mới tìm hiểu được mối quan hệ giữa nhiệt lượng và khối lượng. Ta có: mi = ^m2 và Qi = 7-Q2 2 2 C2. Từ thí nghiệm trên (câu 1), có thể kết luận gì về mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và khối lượng của vật? Trả lời Khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng cần cung cấp càng lớn. C3. Trong thí nghiệm (câu hỏi 1), đề’ tìm mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào đế nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải giữ không đổi những yếu tô" nào? Muôn vậy phải làm thế nào? Trả lời Cần phải giữ khối lượng và chất làm vật giống nhau. Muốn vậy, hai cốc phải đựng cùng một lượng nước giống nhau. C4. Trong thí nghiệm (câu hỏi 1), đế tìm môi quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải thay đổi yếu tố nào? Muôn vậy phải làm thế nào? Trong thí nghiệm như hình vẽ bên dưới, thí nghiêm làm với 2 cốc, mỗi cốc đựng 50 g nước, được lần lượt đun nóng bằng đèn cồn trong 5 phút, 10 phút. Kết quả ghi ỏ' bảng dưới đây: Châ"t Khối lượng Độ tăng nhiệt độ Thời gian đun So sánh khối lượng So sánh nhiệt lượng Cốc 1 Nước 50g At°=20°C ti= 5phút At?=02 Qi= □ Q2 Cốc 2 Nước 50g At°=20°C t2=10phút Hãy tìm số thích hợp cho các ô trông ở 2 cột cuối của bảng. Trả lời Cần phải thay đối độ tăng nhiệt độ của hai cốc khác nhau. Muốn vậy thời gian đun hai cốc phải khác nhau. Ta có: Ati = -At2 và Q2 = ậọ2 C5. Từ thí nghiệm trên, có thể rút ra kết luận gì về mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật thu vào đế nóng lên và độ tăng nhiệt độ? , Trả lời Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên càng lớn thì độ tăng nhiệt độ của vật cũng càng lớn. C6. Để kiểm tra sự phụ thuộc của nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên vói chất làm vật người ta làm thí nghiệm như hình vẽ: Dùng đèn còn nung nóng 50 gam bột băng phiến và 50 gam nước cùng nóng lên thêm 20°C. Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng dưới. Trong thí nghiệm này những yếu tố nào thay đổi, không đổi? Điền dấu thích hợp (=, >, <, vào ô trống của cột cuôĩ bảng. Chất Khối lượng Độ tăng nhiệt độ Thời gian đun So sánh khôi lượng Cốc 1 Nước 50g At? = 20°C 5 phút Qi □ Qi Cốc 2 Băng phiến 50g At? = 20°C 4 phút Trả lời Khối lượng và độ tăng nhiệt độ không đổi. Chất làm vật thay đổi. Ta có: Qi > Q2. C7. Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên có phụ thuộc chất làm vật không? Trả lời Nhiệt lượng vật cần thu vào đế nóng lên có phụ thuộc vào chất làm vật. II. CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG - VẬN DỤNG C8. Muốn xác định nhiệt lượng vật thu vào cần tra bảng để biết độ lớn của đại lượng nào và đo độ lớn của những đại lượng nào, bằng những dụng cụ nào? Trả lời Muốn xác định nhiệt lượng vật thu vào cần tra bảng đế biết độ lớn của nliiệt dung riêng của chất làm vật và đo độ lớn của khối lượng bằng cân, độ tăng nhiệt độ bằng nhiệt kế. C9. Tính nhiệt lượng cần truyền cho 5kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20°C lên 50°C. Trả lời Nhiệt lượng cần truyền cho 5kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20°C lên 50°C là: Q = m.c(t2 - ti) = 5.380(50 - 20) = 57000J = 57 kJ. CIO. Một ấm đun nước bằng nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2 lít nước ỏ' 25°c. Muôn đun sôi ấm nước này cần một nhiệt lượng bằng bao nhiêu? Trả lời Khi nước sôi thì nhiệt độ của ấm và của nước đều bằng 100°C Nhiệt lượng nước cần thu vào để nước nóng lên 100°C là: Qi = mi.Cj.At = 2.4200.(100 - 25) = 630000J Nhiệt lượng ấm cần thu vào để ấm nóng lên 100°C là: Q2 = m2.c2.Át = 0,5.880.(100 - 25) = 33000J Nhiệt lượng tổng cộng cần cung cấp là: Q = Qi + Q2 = 63000 + 33000 = 663000J = 663 kJ. c. GIẢI BÀI TẬP Bl. Có bôn hình A, B, c, D đều đựng nước ở cùng một nhiệt độ. A B c D Hỏi nhiệt đô ở bình nào cao nhất? A. Bình A. B. Bình B. c. Bình c. D. Bình D. Yếu tố nào làm cho nhiệt độ của nước ở các bình trở nên khác nhau? A. Thời gian đun. B. Nhiệt lượng từng bình nhận được, c. Lượng chất lỏng chứa trong từng bình. D. Loại chất lỏng chứa trong từng bình. Trả lời Cliọn câu A: Bình A. Chọn câu C: Lượng chất lỏng chứa trong từng bình. B2. Để đun nóng 5 lít nước từ 20°C lên 40cC cần bao nhiêu nhiệt lượng? Trả lòi Nhiệt lượng cần cung cấp là: Q = mcAt = 5.4200.20 = 420000J = 420kJ B3. Người ta cung cấp cho 10 lít nước một nhiệt lượng là 840J. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ? Trả lời Nhiệt độ nước nóng thêm là: Àt = —— = 8^0000 - 20°C mc 10.4200 B4. Một ấm nhôm khối lượng 400g chứa 1 lít nước. Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết đế đun sôi nước, biết nhiệt độ ban đầu của ấm và nước là 20°C. Trả lời Nhiệt lượng tôi thiểu cần thiết đế đun sôi nước là: Q = Oăm + Qnưôc = 0,4.880.80 + 1.4200.80 = 28160 + 336000 = 364160J B5. Tính nhiệt dung riêng của một kim loại, biết rằng phải cung cấp cho 5kg kim loại này ỏ' nhiệt độ 20°C một nhiệt lượng khoảng 59kJ để nó nóng lên đến 50°C. Kim loại đó tên là gì? Trả lời Nhiệt dung riêng của một kim loại là: c = -% = . - = 393J/kg.K. mAt 5(50-20) Tra bảng ta biết kim loại này là đồng. B6. Hình bên vẽ các đường biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của cùng một khôi lượng nước, đồng, sắt được đun trên những bếp tỏa nhiệt như nhau. Hỏi đường biểu diễn nào tương ứng với nước, với đồng, với sắt? Trả lời Đường I: nước; đường II: đồng; đường III: sắt. B7 . Đầu thép của một búa máy có khối lượng 12kg nóng lên thêm 20°C sau 1,5 phút hoạt động. Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của búa máy chuyến thành nhiệt năng của đầu búa. Tính công và công suất của búa. Lấy nhiệt dung riêng của thép là 460J/kg.K. Trả lời Nhiệt lượng đầu búa nhận được là: Q = mc(ti - t2) = 12.460.20 = 110400J Công của búa máy thực hiện trong 1,5 phút là: A= 2222 ;nỌ4^ỊỌỌ = 2760007 40 40 Công suất của búa là: p = — = -76^00 _ 3067W w 3kW. / 90