Bài 25: Phương trình cân bằng nhiệt
Lý thuyết
Mục lục
* * * * *
Bài 25.1 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Người ta thả ba miếng đồng, nhôm, chì có cùng khối lượng vào một cốc nước nóng. Hãy so sánh nhiệt độ cuối cùng của ba miếng kim loại trên.
A. Nhiệt độ của ba miếng bằng nhau.
B. Nhiệt độ của miếng nhôm cao nhất, rồi đến miếng đồng, miếng chì
C. Nhiệt độ của miếng chì cao nhất, rồi đến miếng đồng, miếng nhôm
D. Nhiệt độ của miếng đồng cao nhất, rồi đến miếng nhôm, miếng chì.
Hướng dẫn giải
=> Chọn A. Nhiệt độ của ba miếng bằng nhau.
Bài 25.2 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Người ta thả ba miếng đồng, nhôm, chì có cùng khối lượng và cùng được nung nóng tới 100°c vào một cốc nước lạnh. Hãy so sánh nhiệt lượng do các miếng kim loại trên truyền cho nước.
A. Nhiệt lượng của ba miếng truyền cho nước bằng nhau.
B. lượng của miếng nhôm truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng đồng, miếng chì.
C. Nhiệt lượng của miếng chì truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng đồng, miếng nhôm.
D. Nhiệt lượng của miếng đồng truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng nhôm, miếng chì.
Hướng dẫn giải
=> Chọn B. lượng của miếng nhôm truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng đồng, miếng chì.
Bài 25.3 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Một học sinh thả 300g chì ở 100°C vào 250g nước ở 58,5°C làm cho nước nóng lên tới 60°C.
a) Hỏi nhiệt độ của chì ngay khi có cân bằng nhiệt.
b) Tính nhiệt lượng nước thu vào.
c) Tính nhiệt dung riêng của chì.
d) So sánh nhiệt dung riêng của chì tính được với nhiệt dung riêng của chì tra trong bảng và giải thích tại sao có sự chênh lệch. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190J/Kg.K.
Hướng dẫn giải
Tóm tắt:
m2 = 300g = 0,3kg
t2 = 100°C
m1 = 250g = 0,25kg
C1= 4190J/kg.K
t1 = 58,5°C
t = 60°C
Tìm C2 ? J/kg.K C2
Ta có:
a) Nhiệt độ cuối cùng của chì cũng là nhiệt độ cuối cùng của nước, nghĩa là bằng 60°C
b) Nhiệt lượng nước thu vào:
Q = m1C1(t - t1) = 4 190.0,25(60 - 58,5)
= 1 571,25J
c) Nhiệt lượng trên do chì tỏa ra, do đó tính nhiệt dung riêng của chì:
\({C_2} = {Q \over {{m_2}\left( {{t_2} - t} \right)}} = {{1571,25} \over {0,3\left( {100 - 60} \right)}} \approx 130,93J/kg.K\)
d) Nhiệt dung riêng của chì tính được với nhiệt dung riêng của chì tra trong bảng gần bằng nhau, vì đã bỏ qua nhiệt lượng truyền cho môi trường xung quanh.
Bài 25.4 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Một nhiệt lượng kế chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 15℃. Hỏi nước nóng lên tới bao nhiêu độ nếu bỏ vào nhiệt lượng kế một quả cân bằng đồng thau khối lượng 500g được nung nóng tới 100℃?
Lấy nhiệt dụng riêng của đồng thau là 368J/kg.K, của nước là 4186J/kg.K. Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho nhiệt kế và môi trường bên ngoài.
Hướng dẫn giải
Nhiệt lượng quả cân tỏa ra:
Qtỏa = m1. C1 (t1 – t) = 0,5.368 (100 – t)
Nhiệt lượng nước thu vào:
Qthu = m2. C2 (t – t2) = 2.4186 (t – 15)
Vì Qtỏa = Qthu
0,5.368(100 – t) = 2. 4186 (t – 15)
t = 16,82℃
Bài 25.5 trang 67 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Người ta thả một miếng đồng có khối lượng 600g ở nhiệt độ 100℃ vào 2,5 kg nước. Nhiêt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 30℃. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ, nếu bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình đựng nước và môi trường bên ngoài?
Hướng dẫn giải
Nhiệt lượng đồng tỏa ra:
Qtỏa = m1. C1 (t1 – t) = 380. 0,6 (100 – 30)
Nhiệt lượng nước thu vào:
Qthu = m2. C2 (t – t2) = 2,5. 4200 (t – t2)
Vì Qtỏa = Qthu
380. 0,6 (100 – 30) = 2,5. 4200 (t – t2)
t – t2 = 1,5℃
Vậy nước nóng thêm lên 1,5℃
Bài 25.6 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Đổ 738g nước ở nhiệt độ 15℃ vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100g, rồi thả vào đó một miếng đồng có khối lượng 200g và nhiệt độ 100℃. Nhiệt độ khi bắt đầu có cân bằng nhiệt là 17℃. Tính nhiệt dung riêng của đồng, lấy nhiệt dung riêng của nước là 4186J/kg.K
Hướng dẫn giải
Nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra:
Qtỏa = m1. C1 (t1 – t) = 0,2 C1 (100 – 17)
Nhiệt lượng do nước và nhiệt lượng nhiệt kế thu vào
Qthu 1 = m2. C2 ( t2 – t) = 0,738. 4186 (17 - 15)
và Qthu 2 = m3. C1 ( t2 – t) = 0,1 C1 (17 - 15)
Vì Qtỏa = Qthu 1 + Qthu 2
0,2 C1 (100 – 17) = 0,738. 4186 (17 - 15) + 0,1 C1 (17 - 15)
C1 ≈ 377 J/kg.K
Vậy nhiệt dung riêng của đồng ≈ 377 J/kg.K
Bài 25.7 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Muốn có 100 lít nước ở nhiệt độ 35°C thì phải đổ bao nhiêu lít nước đang sôi vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 15°C. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4.190J/kg.K ?
Hướng dẫn giải
Gọi x là khối lượng nước ở 15°C và y là khối lượng nước đang sôi.
Ta có: x + y = 100kg (1)
Nhiệt lượng y kg nước đang sôi tỏa ra:
Q1 = y.4190.(100 - 35)
Nhiệt lượng x kg nước ở nhiệt độ 15°C thu vào để nóng lên 35°C:
Q2 = x.4190.(35 - 15)
Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:
Q1= Q2 ⇔ x.4190.(35 - 15) = y.4190.(100 - 35) (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được:
x ≈ 76,5kg; y ≈ 23,5kg
Phải đổ 23,5 lít nước đang sôi vào 76,5 lít nước ở 15°C
Bài 25.8 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Thả một miếng nhôm được đun nóng vào nước lạnh. Câu mô tả nào sau đây trái với nguyên lí truyền nhiệt ?
A. Nhôm truyền nhiệt cho nước tới khi nhiệt độ của nhôm và nước bằng nhau
B. Nhiệt năng của nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt năng của nước tăng lên bấy nhiêu
C. Nhiệt độ của nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt độ của nước tăng lên bấy nhiêu
D. Nhiệt lượng do nhỏm tỏa ra bàng nhiệt lượng do nước thu vào
Hướng dẫn giải
=> Chọn C. Nhiệt độ của nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt độ của nước tăng lên bấy nhiêu
Bài 25.9 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Câu nào sau đây nói về điều kiện truyền nhiệt giữa hai vật là đúng?
A. Nhiệt không thể truvền từ vật có nhiệt năng nhỏ sang vật có nhiệt năng lớn hơn
B. Nhiệt không thể truyền giữa hai vật có nhiệt năng bằng nhau
C. Nhiệt chỉ có thể truyền từ vật có nhiệt năng lớn sang vật có nhiệt năng nhỏ hơn
D. Nhiệt không thể tự truyềnn được từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao hơn
Hướng dẫn giải
=> Chọn D. Nhiệt không thể tự truyềnn được từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao hơn
Bài 25.10 trang 68 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Hai vật 1 và 2 trao đổi nhiệt với nhau. Khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của vật 1 giảm bớt Δt1, nhiệt độ của vật 2 tăng thêm Δt2. Hỏi Δt1 = Δt2 trong trường hợp nào sau đây:
A. Khi m1 = m2, c1 = c2, t1 = t2
B. Khi \({m_1} = {3 \over 2}{m_2},\,{c_1} = {2 \over 3}{c_2},{t_1} > {t_2}\)
C. Khi m1 = m2, c1 = c2, t1 < t2
D. Khi \({m_1} = {3 \over 2}{m_2},\,{c_1} = {2 \over 3}{c_2},{t_1} < {t_2}\)
Hướng dẫn giải
=> Chọn B. Khi \({m_1} = {3 \over 2}{m_2},\,{c_1} = {2 \over 3}{c_2},{t_1} > {t_2}\)
Dùng phương trình cân bằng nhiệt để suy luận:
Ta có:
Q1 = Q2
m1c1∆t1 = m2c2∆t2
\({3 \over 2}{m_2}{3 \over 2}{c_2}\Delta {t_1}\) = m2c2∆t2
m2c2∆t1 = m2c2∆t2
Bài 25.11 trang 69 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Hai vật 1 và 2 có khối lượng m1 = 2m2 truyền nhiệt với nhau. Khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hai vật thay đổi một lượng là Δt2 = 2Δt1. Hãy so sánh nhiệt dung riêng của các vật cấu tạo nên vật:
A. c1 = 2c2
B. c1 = \({1 \over 2}\)c2
C. c1 = c2
D. Chưa thể xác định được vì chưa biết t1 > t2 hay t1 < t2
Hướng dẫn giải
Chọn C. c1 = c2
Dùng phương trình cân bằng nhiệt để suy luận
Bài 25.12 trang 69 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Hai quả cầu bằng đồng cùng khối lượng, được nung nóng đến cùng một nhiệt độ. Thả quả thứ nhất vào nước có nhiệt dung riêng 4200J/kg.K, quả thứ hai vào dầu có nhiệt dung riêng 2100J/kg.K. Nước và dầu có cùng khôi lượng và nhiệt độ ban đầu.
Gọi Qn là nhiệt lượng nước nhận được, Qd là nhiệt lượng dầu nhận được. Khi dầu và nước nóng đến cùng một nhiệt độ thì
A. Qn = Qd
B. Qn = 2Qd
c. Qn= \({1 \over 2}\)Qd
D. Chưa xác định được vì chưa biết nhiệt độ ban đầu của hai quả cầu
Hướng dẫn giải
=> Chọn B
Qnước = mn. cn. ∆t1,
Qdầu = md. cd. ∆t2
Mà mn = md, ∆t1 = ∆t2, cn = 2 cd ⇒ Qnước = 2 Qdầu
Bài 25.13 trang 69 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Nếu bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa hai chất lỏng và môi trường (cốc đựng, không khí...) thì khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ t của hai chất lỏng trên có giá trị là:
A. \(t = {{{t_2} - {t_1}} \over 2}\)
B. \(t = {{{t_2} + {t_1}} \over 2}\)
C. t < t1 < t2
D. t > t2 > t1
Hướng dẫn giải
=> Chọn B. \(t = {{{t_2} + {t_1}} \over 2}\)
Bài 25.14 trang 69 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Nếu không bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa hai chất lỏng và môi trường (cốc đựng, không khí...) thì khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ t của hai chất lỏng trên có giá trị là
A. \(t > {{{t_2} + {t_1}} \over 2}\)
B. \(t < {{{t_2} + {t_1}} \over 2}\)
C. \(t = {{{t_2} + {t_1}} \over 2}\)
D. t = t1 + t2
Hướng dẫn giải
=> Chọn B. \(t < {{{t_2} + {t_1}} \over 2}\)
Bài 25.15 trang 70 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Một chiếc thìa bằng đồng và một chiếc thìa bằng nhôm có khối lượng và nhiệt độ ban đầu bằng nhau, được nhúng chìm vào cùng một cốc đựng nước nóng.
a) Nhiệt độ cuối cùng của hai thìa có bằng nhau không ? Tại sao ?
b) Nhiệt lượng mà hai thìa thu được từ nước có bằng nhau không ? Tại sao ?
Hướng dẫn giải
a) Nhiệt độ cuối cùng là nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt. Do đó nhiệt độ cuối cùng của hai thìa đều bằng nhau.
b) Nhiệt lượng hai thìa thu được từ nước không bằng nhau, vì độ tăng nhiệt độ của hai thìa giống nhau nhưng nhiệt dung riêng của đồng và nhôm khác nhau.
Bài 25.16 trang 70 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng 128g chứa 240g nước ở nhiệt độ 8,4°C. Người ta thả vào nhiệt lượng kế một miếng hợp kim khối lượng 192g làm nóng tới 100°C. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 21,5°C. Biết nhiệt dung riêng của đồng là 380J/kg.K; của nước là 4200J/kg.K Tính nhiệt dung riêng của hợp kim. Hợp kim đó có phải là hợp kim của đồng và sắt không?Tại sao ?
Hướng dẫn giải
Nhiệt lượng nhiệt lượng kế và nước thu vào:
Q1 = m1C1 (t – t1) = 0.128. 380 (21,5 – 8,4) = 637,184J
Q2 = m2C2 (t – t2) = 0,24. 4200 (21,5 – 8,4) = 13204,8J
Nhiệt lượng miếng hợp kim tỏa ra:
Q3 = m3C3 (t3 – t) = 0.192. C3 (100 - 21,5) = 15,072. C3
Ta có: Q1 + Q2 = Q3 = 637,184 + 13204,8 = 15,072. C3
⇒ C3 ≈ 918 J/kg.K
Hợp kim này không thể là hợp kim của đồng và sắt vì cả hai chất đều có nhiệt dung riêng nhỏ hơn 918J/kg.K
Bài 25.17 trang 70 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Người ta bỏ một miếng hợp kim chì và kẽm khối lượng 50g ở nhiệt độ 136°C vào một nhiệt lượng kế chứa 50g nước ở 14°C. Biết nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 18°C và muốn cho nhiệt lượng kế nóng thêm lên 1°cCthì cần 65,1J và dung riêng của kẽm là 210J/kg.K, của chì là 130J/kg.K, của nước là 4200J/kg.K
Hỏi có bao nhiêu gam chì và bao nhiêu gam kẽm trong hợp kim?
Hướng dẫn giải
Gọi m1 là khối lượng của chì, m2 là khối lượng của kẽm, m là khối lượng của hợp kim:
m = m1 + m2 = 0,05kg
Nhiệt lượng chì và kẽm tỏa ra:
Q1 = m1C1(136 - 18) = 15 340m1
Q2 = m2C2 (136 - 18) = 24 780m2
Nhiệt lượng nước thu vào:
Q3 = m3C3 (18 - 14) = 840 J
Nhiệt lượng kế thu vào:
Q4 = 65,1.(18 - 14) = 260,4 J
Ta có: Q1 + Q2 = Q3 + Q4
15 340m1 + 24 780m2 = 1100,4
Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: m1 = 0,013kg và m2 = 0,037kg
Vậy khối lượng chì là 13g và khối lượng kẽm là 37g
Bài 25.18 trang 70 Sách bài tập (SBT) Vật lí 8
Người ta muốn có 16 lít nước ở nhiệt độ 40°C. Hỏi phải pha bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 20°C với bao nhiêu lít nước đang sôi ?
Hướng dẫn giải
12 lít nước ở nhiệt độ 20°C và 4 lít nước ở nhiệt độ 100°C
Nhiệt lượng do nước lạnh thu vào: Q1 = C.m1(40 - 20)
Nhiệt lượng do nước nóng tỏa ra: Q2 = C.m2(100 - 40)
Do: Q1 = Q2 => 20m1 = 60m2.
Mặt khác: m1 + m2 = 16kg
Từ (1) và (2) => m1 = 12kg; m2 = 4kg =>V1 = 12 lít; V2 = 4lít
Có thể bạn quan tâm
Có thể bạn quan tâm
