Bài tập Vật lý Lớp 8 Nhiệt học

1

BÀI TẬP NHIỆT Bài 1. Có hai bình cách nhiệt. Bình một chứa m1 = 2 kg nước ở nhiệt độ t1 = 400C. Bình hai chứa m2 = 1 kg nước ở nhiệt độ t2 = 200C. Nếu trút từ bình 1 sang bình 2 một lượng m kg nước. Để bình 2 nhiệt độ ổn định lại trút một lượng nước như vậy từ bình 2 sang bình 1. Nhiệt độ cân bằng ở bình 1 lúc này là 380C. Tính khối lượng nước (m) đã trút ở mỗi lần và nhiệt độ cân bằng ở bình 2. Hướng dẫn Khi trút nước từ bình 2 sang bình 1 một lượng nước m (kg) ở nhiệt độ t1 = 400C nó tỏa ra một nhiệt lượng: Q = Cm( t1 – t2’) Nhiệt lượng mà bình 2 hấp thụ: Q2 = Cm2(t’2 – t2) Khi có cân bằng nhiệt: Q = Q2 hay m(t1- t’2) = m2(t’2- t2) (1) Khi trút m kg nước từ bình 2 (đang ở nhiệt độ t’2) sang bình bình 1 Nhiệt lượng do bình 1 tỏa ra là: Q1 = (m1 – m).C(t1- t’1) Nhiệt lượng do m kg nước hấp thụ: Q’ = Cm (t’1 – t’2) Trong đó t1’, t2’ là nhiệt độ đã cân bằng sau lần trút thứ nhất và thứ hai. Khi cân bằng nhiệt lần 2: Q1 = Q’ (m1 – m)(t1 – t’1) = m(t’1 – t’2) (2)

Từ (1) và (2) ta có

(3)

Trừ hai vế của (3) ta được t2 = 240C Thay vào (2) m = 0,25 kg Bài 2 Dùng một ca múc nước ở thùng chứa nước A có nhiệt độ t1 = 800C và ở thùng chứa nước B có nhiệt độ t2 = 200 C rồi đổ vào thùng chứa nước C. Biết rằng trước khi đổ, trong thùng chứa nước C đã có sẵn một lượng nước ở nhiệt độ t3 = 400C và bằng tổng số ca nước vừa đổ thêm vào nó. Tính số ca nước phải múc ở mỗi thùng A và B để có nhiệt độ nước ở thùng C là t4 = 500C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường, với bình chứa và ca múc. Hướng dẫn Gọi : c là nhiệt dung riêng của nước, m là khối lượng nước chứa trong một ca . n1 và n2 lần lượt là số ca nước múc ở thùng A và B ( n1 + n2 ) là số ca nước có sẵn trong thùng C Nhiệt lượng do n1 ca nước ở thùng A khi đổ vào thùng C đã tỏa ra là

Q1 = n1.m.c(80 – 50) = 30cmn1 Nhiệt lượng do n2 ca nước ở thùng B khi đổ vào thùng C đã hấp thu là

Q2 = n2.m.c(50 – 20) = 30cmn2 Nhiệt lượng do ( n1 + n2 ) ca nước ở thùng A và B khi đổ vào thùng C đã hấp thụ là: Q3 = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2) Phương trình cân băng nhiệt Q2 + Q3 = Q1

30cmn2 + 10cm(n1 + n2) = 30cmn1 2n2 = n1 Vậy khi múc n ca nước ở thùng B thì phải múc 2n ca nước ở thùng A và số nước đã có sẵn trong thùng C trước khi đổ thêm là 3n ca Bài 3. 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



 

   

  

) ( ) )( (

) ( ) (

2 ' ' 1 1 ' 1 1

2 2 ' 2 2 ' 1

t t m t t m m

t t m t t m



 

   

  

) 38 ( ) 38 40 )( 2 (

) 20 ( ) 40 (

2 '

2 ' 2 2 '

t m m

t m t m



 

  

   

0 4 40

0 20 40

' 2

' 2 2 '

mt m

t mt m



 

DeThi.edu.vn

2

độ khi có cân bằng nhiệt là t3 = 800C. Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của đồng và nước lần lượt là c1 = 400 J/(kg.K), D1 = 8900 kg/m3, c2 = 4200 J/(kg.K), D2 = 1000 kg/m3; nhiệt hoá hơi của nước (nhiệt lượng cần cung cho một kg nước hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi) là L = 2,3.106 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với nhiệt lượng kế và với môi trường.

1. Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của đồng. 2. Sau đó, người ta thả thêm một miếng đồng khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế trên thì khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng m3.Xác định khối lượng đồng m3. Hướng dẫn

1. - Nhiệt lượng của m1 kg đồng toả ra để hạ nhiệt độ từ t1 xuống 800C là Q1 = c1.m1(t1 – 80); - Nhiệt lượng của m2 kg nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 200C đến 800C là :

Q2 = 60c2.m2;

- Phương trình cân bằng nhiệt : Q1 = Q2 t1 = = 962 ( 0C).

2. - Khi thả thêm m3 kg đồng ở nhiệt độ t1 vào nhiệt lượng kế, sau khi có cân bằng nhiệt mà mực nước vẫn không thay đổi. Điều này chứng tỏ :

+ Nhiệt độ cân bằng nhiệt là 1000C. + Có một lượng nước bị hóa hơi. Thể tích nước hóa hơi bằng thể tích miếng đồng

m3 chiếm chỗ: .

- Khối lượng nước hóa hơi ở 1000C là : .

- Nhiệt lượng thu vào của m1 kg đồng, m2 kg nước để tăng nhiệt độ từ 80 0C đến 100 0C và …