Giải vật lí 8 bài 25: Phương trình cân bằng nhiệt

Giải câu 1: Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt...

a) Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200g nước đang sôi đổ vào 300g nước ở nhiệt độ trong phòng

b) Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giá trị của nhiệt độ tính được. Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được ?

Đổi : 200g = 0,2kg ; 300g = 0,3kg

a) Gọi t₁ = 100oC là nhiệt độ của nước đang sôi

Giả sử nhiệt độ trong phòng là  t₂ = 30^oC

Gọi t_hh là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.

Nhiệt lượng do 0,2 kg nước sôi tỏa ra: Q1 = m1.c_nước . (t₁ – t_hh)

Nhiệt lượng do 0,3 kg nước thu vào: Q2 = m2.c_nước . (t_hh – t₂)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

Q2 = Q1 $\Leftrightarrow$  m1. c_nước . ( t1 – t_hh ) = m2. c_nước . (t_hh – t2)

$\Leftrightarrow$ m₁ . ( t₁ - t_hh ) = m₂ . ( t_hh - t₂ )

$\Leftrightarrow$  t_hh = $\frac{m_{1}.t_{1} + m_{2}.t_{2}}{m_{1}+m_{2}}$ = $\frac{0,2.100 + 0,3.30}{0,2 + 0,3}$ = 58^oC

Chú ý : Giáo viên bạn sẽ cho giá trị nhiệt độ trong phòng có thể khác với bài giải, bạn chỉ cần thay t₂ bằng giá trị nhiệt độ phòng mà thầy/cô cho rồi tính nhiệt độ của hỗn hợp như bình thường. 

b) Nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được vì thực tế có sự trao đổi nhiệt giữa dụng cụ thí nghiệm với môi trường bên ngoài

Giải câu 2: Người ta thả một miếng đồng khối lượng...

Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80^oC xuống 20^oC. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ ?

Lưu ý:

• Nhiệt dung riêng của đồng bằng 380 J/kg.K
• Nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K
• 500g = 0,5kg

Nhiệt lượng nước nhận được đúng bằng nhiệt lượng mà miếng đồng tỏa ra : 

Q_nước = Q_đồng = m_đồng . c_đồng . $\Delta t$ = 0,5 . 380 . ( 80 - 20 ) = 11400 (J)

Độ tăng nhiệt độ của nước là : 

$\Delta t$ = $\frac{Q_{nước}}{m_{nước} . c_{nước}}$ = $\frac{11400}{0,5 . 4200}$ = 5,43 (^oC)

Vậy nước đã nóng lên thêm 5,43^oC

Giải câu 3: Để xác định nhiệt dung riêng của...

Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ra bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 13^oC một miếng kim loại có khối lượng 400g được nung nóng tới 100^oC. Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 20^oC. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K

Đổi: 500g = 0,5kg ; 400g = 0,4kg

Nhiệt lượng do nước thu vào là : 

Q₁ = m₁ . c₁ . $\Delta t_{1}$ = m₁ . c₁ . ( t - t₁ ) = 0,5 . 4190 . ( 20 -13 ) = 14665 (J)

Nhiệt lượng do kim loại tỏa ra là : 

Q₂ = m₂ . c . $\Delta t_{2}$ = m . c . ( t₂ - t ) = 0,4 . c . ( 100 - 20 ) = 32 . c

Vì bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí nên nhiệt lượng do kim loại tỏa ra chính bằng nhiệt lượng do nước thu vào: 

Q₁ = Q₂ $\Leftrightarrow$ 14665 = 32 . c $\Leftrightarrow$ c = $\frac{14665}{32}$

$\Leftrightarrow$ c = 458,28 (J/kg.K)

Vậy nhiệt dung riêng của kim loại bằng 458,28 (J/kg.K)