BÀI 24. CÔNG THỨC TÍNH NHIỆT LƯỢNG
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt lượng một vật thu vào để nóng lên
+ Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất bớt đi.
+ Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào 3 yếu tố:
- Khối lượng của vật.
- Độ tăng nhiệt độ của vật.
- Chất cấu tạo nên vật.
2. Nhiệt dung riêng
+ Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1°C (1K).
+ Kí hiệu: c
+ Đơn vị: J/kg.K
Bảng nhiệt dung riêng của một số chất
Chất | Nhiệt dung riêng(J/kg.K) | Chất | Nhiệt dung riêng(J/kg.K) |
Nước | 4200 | Đất | 800 |
Rượu | 2500 | Thép | 460 |
Nước đá | 1800 | Đồng | 380 |
Nhôm | 880 | Chì | 130 |
3. Công thức tính nhiệt lượng
Công thức tính nhiệt lượng thu vào: Q = m.c.Δt = mc(t2 – t1)
Trong đó:
Q là nhiệt lượng thu vào của vật (J)
m là khối lượng của vật (kg)
c là nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K)
Δt là độ tăng nhiệt độ của vật (°C hoặc °K);
Δt = t2 – t1 với t1 là nhiệt độ ban đầu, t2 là nhiệt độ cuối cùng.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Tính nhiệt lượng tỏa ra hay thu vào của một vật
Để tính nhiệt lượng vật tỏa ta hay thu vào để thay đổi nhiệt độ ta làm theo các bước sau:
Bước 1: Xác định các vật tỏa nhiệt hay thu nhiệt, xác định các đại lượng đề bài cho biết trong công thức tính nhiệt lượng.
Chú ý:
- Nếu đề bài cho đơn vị của nhiệt dung riêng là J/g.K thì ta cần đổi về J/kg.K
1 J/g.K = 1000 J/kg.K
- Nếu đề bài không cho biết khối lượng riêng của nước, ta lấy khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m3, tương ứng với mỗi lít nước có khối lượng bằng 1 kg.
- Nếu có nhiều vật cùng nhận nhiệt hay tỏa nhiệt thì nhiệt lượng tổng cộng cần tính bằng tổng nhiệt lượng tính cho mỗi vật.
Bước 2: Áp dụng công thức tính nhiệt lượng Q = m.c.Δt = mc(t2 – t1) để rút ra đại lượng đề bài yêu cầu rồi thay số.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 84 SGK Vật Lí 8):Để kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và khối lượng của vật, người ta có thể làm thí nghiệm vẽ ở hình 24.1. Dùng đèn cồn lần lượt đun hai khối lượng nước khác nhau, 50 và 100 g, đựng trong hai cốc thủy tinh giống nhau, để nước ở trong các cốc đều nóng lên thêm 20°C. Tiến hành thí nghiệm và kết quả thu được ghi ở bảng 24.1. |
|
| Chất | Khối lượng | Độ tăng nhiệt độ | Thời gian đun | So sánh khối lượng | So sánh nhiệt lượng |
| Cốc 1 | Nước | 50 g | \(t_{1}^{o}=20{}^\circ C\) | t1 = 5 phút | m1 = ….. m2 | Q1 = ….. Q2 |
| Cốc 2 | Nước | 100 g | \(t_{2}^{o}=20{}^\circ C\) | t2 = 10 phút |
Trong thí nghiệm trên, yếu tố nào ở hai cốc được giữ giống nhau, yếu tố nào được thay đổi? Tại sao phải làm như thế? Hãy tìm số thích hợp cho các chỗ trống ở hai cột cuối bảng. Biết nhiệt lượng của ngọn lửa 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 ở hai cốc.
+ Khối lượng thay đổi.
Ta có: \(\left\{ \begin{align} & {{m}_{1}}=50\,g \\ & {{m}_{2}}=100\,g \\ \end{align} \right.\Rightarrow {{m}_{1}}=\frac{{{m}_{2}}}{2}\)
Hoàn thành bảng:
| Chất | Khối lượng | Độ tăng nhiệt độ | Thời gian đun | So sánh khối lượng | So sánh nhiệt lượng |
| Cốc 1 | Nước | 50 g | \(t_{1}^{o}=20{}^\circ C\) | t1 = 5 phút | \({{m}_{1}}=\frac{{{m}_{2}}}{2}\) | \({{Q}_{1}}=\frac{{{Q}_{2}}}{2}\) |
| Cốc 2 | Nước | 100 g | \(t_{2}^{o}=20{}^\circ C\) | t2 = 10 phút |
Như vậy, với thí nghiệm trên ta hiểu được mối quan hệ giữa nhiệt lượng và khối lượng.
Câu C2 (trang 84 SGK Vật Lí 8):
Từ thí nghiệm trên 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.
Câu C3 (trang 84 SGK Vật Lí 8):
Làm thí nghiệm để kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần tthu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ. Trong thí nghiệm này cần phải giữ không đổi những yếu tố nào? Muốn vậy phải làm thế nào?
Trả lời:
Để kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần tthu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải giữ khối lượng và chất làm vật giống nhau. Muốn vây, hai cốc phải đựng cùng một lượng nước giống nhau.
Câu C4 (trang 84 SGK Vật Lí 8):Trong thí nghiệm tìm mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải thay đổi yếu tố nào? Muốn vậy phải làm thế nào? Sau đây là bảng kết quả thí nghiệm làm với hai cốc, mỗi cốc đựng 50 g nước, được lần lượt đun nóng bằng đèn cồn trong 5 phút, 10 phút (H.24.2) Hãy tìm số thích hợp cho các ô trống ở hai cột cuối bảng 24.2
|  |
Bảng 24.2
| Chất | Khối lượng | Độ tăng nhiệt độ | Thời gian đun | So sánh khối lượng | So sánh nhiệt lượng |
| Cốc 1 | Nước | 50 g | \(t_1^o = 20^\circ C\) | t1 = 5 phút | \(t_1^o = .....t_2^o\) | Q1 = ….. Q2 |
| Cốc 2 | Nước | 50 g | \(t_2^o = 40^\circ C\) | t2 = 10 phút |
Trả lời:
Để tìm mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải cho độ tăng nhiệt độ khác nhau. Muốn vậy phải cho nhiệt độ cuối của hai cốc khác nhau bằng cách cho thời gian đun khác nhau.
Từ bảng 24.2 ta có: Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l} t_1^o = 20^\circ C\\ t_2^o = 40^\circ C \end{array} \right. \Rightarrow t_1^o = \frac{{t_2^o}}{2}\)
Hoàn thành bảng:
| Chất | Khối lượng | Độ tăng nhiệt độ | Thời gian đun | So sánh độ tăng nhiệt độ | So sánh nhiệt lượng |
| Cốc 1 | Nước | 50 g | \(t_1^o = 20^\circ C\) | t1 = 5 phút | \(t_1^o = \frac{{t_2^o}}{2}\) | \({Q_1} = \frac{{{Q_2}}}{2}\) |
| Cốc 2 | Nước | 50 g | \(t_2^o = 40^\circ C\) | t2 = 10 phút |
Câu C5 (trang 85 SGK Vật Lí 8):
Từ thí nghiệm trên, có thể rút ra kết luận gì về mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ?
Trả lời:
Độ tăng nhiệt độ của vật cũng càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên càng lớn.
Câu C6 (trang 85 SGK Vật Lí 8):Để kiểm tra sự phụ thuộc của nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên với chất làm vật người ta làm thí nghiệm sau đây: Dùng đèn cồn nung nóng 50 gam bột băng phiến và 50 gam nước cùng nóng lên thêm 20°C (H.24.3). Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng 24.3. Điền dấu thích hợp (=; >; <) vào ô trống của cột cuối bảng. Trong thí nghiệm này những yếu tố nào thay đổi, không đổi? |  |
Bảng 24.3
| Chất | Khối lượng | Độ tăng nhiệt độ | Thời gian đun | So sánh nhiệt lượng |
| Cốc 1 | Nước | 50 g | \(t_1^o = 20^\circ C\) | t1 = 5 phút | Q1 = ….. Q2 |
| Cốc 2 | Băng phiến | 50 g | \(t_2^o = 20^\circ C\) | t2 = 4 phút |
Trả lời:
+ Khối lượng không đổi và độ tăng nhiệt độ giống nhau ở hai cốc.
+ Chất làm vật khác nhau.
+ Ta có: Q1 > Q2
Câu C7 (trang 85 SGK Vật Lí 8):
Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên có phụ thuộc chất làm vật không?
Trả lời:
Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên có phụ thuộc vào chất làm vật.
Câu C8 (trang 86 SGK Vật Lí 8):
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 để biết độ lớn của nhiệt dung riêng của chất làm vật và đo độ lớn của khối lượng bằng cân, độ tăng nhiệt độ bằng nhiệt kế.
Câu C9 (trang 86 SGK Vật Lí 8):
Tính nhiệt lượng cần truyền cho 5 kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20°C lên 50°C.
Trả lời:
Nhiệt lượng cần truyền cho 5 kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20°C lên 50°C là: \(Q = m.c\left( {{t_2}-{t_1}} \right) = 5.380.\left( {50-20} \right) = 57000\,J = 57\,kJ.\)
Câu C10 (trang 86 SGK Vật Lí 8):
Một ấm đun nước bằng nhôm có khối lượng 0,5 kg chứa 2 lít nước ở 25°C. Muốn đun sôi ấm nước này cần một nhiệt lượng bằng bao nhiêu?
Trả lời:
2 lít nước có khối lượng m1 = 2 kg.
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: \({Q_1} = {m_1}.{c_1}.\Delta t = 2.4200.\left( {100-25} \right) = 630000\,J.\)
Nhiệt lượng ấm cần thu vào để ấm nóng lên 100°C là: \({Q_2} = {m_2}.{C_2}.\Delta t = 0,5.880.\left( {100-25} \right) = 33000\,J.\)
Nhiệt lượng tổng cộng cần cung cấp là: \(Q = {Q_1} + {Q_2} = 630000 + 33000 = 663000\,J = 663\,kJ.\)
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 8 bài Công thức tính nhiệt lượng do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.