Đang tải... (xem toàn văn)
Các dạng bài tập nhiệt học THCS dùng cho ôn học sinh giỏi. Cân bằng nhiệt trạng thái trong đó hai vật tiếp xúc vật lí với nhau có nhiệt độ bằng nhau. Đây chỉ là một dạng bài tập cơ bản trong chương trình nhiệt học của cấp THCS “Bài tập nhiệt học học” là một phần không thể thiếu trong ch¬¬ơng trình vật lý THCS. Đây là kiến thức quan trọng và rất hay, nó phong phú, đa dạng, trừu t¬ượng luôn có trong bài thi học sinh giỏi môn Vật lý THCS. Để có một lời giải đúng, chính xác thỏa mãn yêu cầu đặt ra của một bài tập không dễ dàng đối với giáo viên khi h¬ướng dẫn và càng khó khăn hơn đối với học sinh khi giải bài tập. Bởi lẽ trong phân phối chư¬ơng trình Vật lý bậc THCS thì kiến thức nhiệt, học học sinh bắt đầu được làm quen ở lớp 6 chỉ có 11 tiết lý thuyết, ở lớp 8 chỉ có 10 tiết lý thuyết. Trong đó chương trình lớp 6 chỉ làm quen định tính các khái niệm nhiệt học và hiểu thế nào là nhiệt giai; chương lớp 8 tiếp tục làm quen với các khái niệm định tính ở mức cao hơn và có thêm 2 tiết học làm quen với các công thức nhiệt cơ bản làm nền tảng giải quyết các bài tập định lượng sau này. Học sinh thật khó khăn khi gặp phải những bài tập định lượng về nhiệt học
“Hướng dẫn giải tập định tính phần nhiệt học bồi dưỡng HS giỏi cấp THCS huyện Eakar” PHẦN I: MỞ ĐẦU I.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Bạn tưởng tượng : Có chai nhỏ đựng nước trái ấm nhúng chìm vại lớn nước lạnh Sau khoảng 15 phút, chai nước trái lạnh nước xung quanh ấm chút Cuối cùng, chai nước trái vại nước có nhiệt độ Nhiệt độ khơng thay đổi miễn điều kiện vại nước giữ cũ Một cách khác biểu thị nội dung phát biểu nước chai nước trái cân nhiệt với Cân nhiệt trạng thái hai vật tiếp xúc vật lí với có nhiệt độ Đây dạng tập chương trình nhiệt học cấp THCS “Bài tập nhiệt học học” phần thiếu chơng trình vật lý THCS Đây kiến thức quan trọng hay, phong phú, đa dạng, trừu tượng ln có thi học sinh giỏi mơn Vật lý THCS Để có lời giải đúng, xác thỏa mãn yêu cầu đặt tập không dễ dàng giáo viên hướng dẫn khó khăn học sinh giải tập Bởi lẽ phân phối chương trình Vật lý bậc THCS kiến thức nhiệt, học học sinh bắt đầu làm quen lớp có 11 tiết lý thuyết, lớp có 10 tiết lý thuyết Trong chương trình lớp làm quen định tính khái niệm nhiệt học hiểu nhiệt giai; chương lớp tiếp tục làm quen với khái niệm định tính mức cao có thêm tiết học làm quen với công thức nhiệt làm tảng giải tập định lượng sau Học sinh thật khó khăn gặp phải tập định lượng nhiệt học phải không bạn! Mối quan hệ nhiệt độ, nhiệt lượng, nhiệt năng, nhiệt dung riêng nhiệt hóa hơi, chuyển thể chất mớ bùng nhùng khó gỡ người học người dạy công thức, lý luận sách giáo khoa Trải qua giảng dạy thực tế, qua công tác bồi dưỡng học sinh giỏi môn Vật lý trường, trình tự học - tự bồi dưỡng học hỏi bạn bè đồng nghiệp, mạnh rạn đưa vài cách phân dạng phương pháp giải số dạng tập định tính nhiệt học chương trình Vật lý THCS Vậy tơi chọn đề tài : “Hướng dẫn giải tập định tính phần nhiệt học bồi dưỡng HS giỏi cấp THCS huyện Eakar” I.2 MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI: Trang bị cho học sinh THCS kiến thức từ đến kiến thức sâu nhiệt học, có liên kết kiến thức nhiều phân môn vật lý để giải vài toán nhiệt học Vận dụng linh hoạt kiến thức tốn, cơng thức tốn học vấn đề định tính Học sinh sơ nhận 11 dạng tập định tính nhiệt học: - Tính nhiệt lượng thu vào, tỏa ra, khối lượng, nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối - Bài toán cân nhiệt đơn giản - Bài toán cân nhiệt chưa biết vật tỏa, vật thu - Bài toán trao đổi nhiệt hai chiều nhiều lần - Bài toán trao đổi nhiệt chiều nhiều lần - Bài toán cung cấp nhiệt khơng thất có thất - Bài toán động nhiệt - Bài toán nhiệt học liên quan đến điện học - Bài toán xác định nước đá tan hết khơng, tính lượng nước đá chưa tan hay tìm nhiệt độ - Bài tốn nhiệt hóa - Bài tốn nhiên liệu I.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Đối với học sinh trường THCS, Vật lý phân mơn khó khăn nhiều em Khi học hứng thú vấn đề lý thuyết gắn liền với thực tế bắt tay vào giải tập lại khơng trình bày Do đề tài nghiên cứu đối tượng học sinh lớp 6, lớp trường THCS Chu Văn An huyện Eakar – Đăk lăk Đặc biệt đối tượng học sinh giỏi bồi dưỡng qua kỳ thi chọn nhiều năm trường THCS Chu Văn An, đội tuyển học sinh giỏi phòng giáo dục huyện Eakar I.4 GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Phạm vi nghiên cứu đề tài phần Nhiệt học học chương trình THCS với thời gian nghiên cứu đề tài qua nhiều năm tiếp tục nghiên cứu áp dụng thời gian tới I.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Để hoàn thành đề tài chọn phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Đọc sách giáo khoa phổ thông, thông tin mạng Internet : Thuvienvatly.com, Thư viện baigiang.violet.vn, sách tham khảo phần Nhiệt học, đề thi HSG cấp, đề thi vào trường chuyên - Phương pháp thống kê: Chọn dạng tập tiêu biểu có chương trình phổ thông gần gũi với đời sống ngày - Phương pháp phân tích tổng hợp kinh nghiệm trình giảng dạy thực tế đời sống PHẦN II: NỘI DUNG VẤN ĐỀ A CƠ SỞ LÝ LUẬN: I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN: Ơ điều kiện thường, vật chất tồn ba trạng thái: rắn – lỏng – khí Vật chất chuyển từ trạng thái sang trạng thái Định nghĩa nhiệt độ Khi bạn cầm ly nước chanh đá, ví dụ Hình 1, bạn cảm thấy cảm giác buốt bàn tay mà mô tả “lạnh” Tương tự, bạn có cảm giác “nóng” bạn chạm tay vào tách chocolate pha Chúng ta thường gán nhiệt độ cho vật với mức cảm nhận nóng lạnh tiếp xúc với Cảm giác tiếp xúc giữ vai trị dấu định tính nhiệt độ Tuy nhiên, cảm giác nóng lạnh cịn tùy thuộc vào nhiệt độ da sai lầm Cùng vật cảm thấy ấm lạnh tùy thuộc vào đặc điểm vật thể trạng thể bạn Việc xác định xác nhiệt độ vật địi hỏi định nghĩa chuẩn nhiệt độ thủ tục tiến hành phép đo xác lập vật “nóng” hay “lạnh” Hình Các vật nhiệt độ thấp mang lại cảm giác lạnh tiếp xúc, vật nhiệt độ cao mang lại cảm giác nóng Tuy nhiên, cảm giác nóng lạnh sai lầm Bổ sung loại bớt lượng thường làm thay đổi nhiệt độ Xét xảy bạn sử dụng bếp điện để đun nấu thức ăn Bằng cách vặn núm điều khiển dòng điện chạy đến cuộn dây nung, bạn điều chỉnh nhiệt độ cuộn nung Khi cường độ dịng điện tăng nhiệt độ cuộn nung tăng Tương tự, dịng điện giảm nhiệt độ cuộn nung giảm Nói chung, lượng phải bổ sung thêm lấy khỏi chất nhiệt độ thay đổi Nhiệt độ tỉ lệ với động nguyên tử phân tử Nhiệt độ chất tỉ lệ với động trung bình hạt chất Nhiệt độ chất tăng lên kết trực tiếp lượng bổ sung phân bố cho hạt chất, minh họa Hình Hình Động trung bình thấp hạt (a), nhiệt độ chất khí, tăng lên cấp thêm lượng cho chất khí (b) Nhiệt độ số đo động trung bình hạt chất Chất khí đơn nguyên tử gồm loại nguyên tử Đối với chất khí đơn ngun tử, nhiệt độ hiểu theo động tịnh tiến nguyên tử chất khí Đối với loại chất khác, phân tử quay dao động, loại lượng khác có mặt, trình bày Bảng Năng lượng với chuyển động nguyên tử gọi nội năng, tỉ lệ với nhiệt độ chất (giả sử khơng có biến đổi pha) Đối với chất khí lí tưởng, nội phụ thuộc vào nhiệt độ chất khí Đối với chất khí khơng lí tưởng, chất lỏng chất rắn, đặc điểm khác góp phần cho nội Nội kí hiệu chữ U, ΔU độ biến thiên nội Nội năng( nhiệt năng) lượng chất vừa chuyển động ngẫu nhiên hạt nó, vừa từ khoảng cách xếp hạt Nhiệt độ có nghĩa ổn định Như phần đặt vấn đề tưởng tượng chai nhỏ đựng nước trái ấm nhúng chìm vại lớn nước lạnh Sau khoảng 15 phút, chai nước trái lạnh nước xung quanh ấm chút Cuối cùng, chai nước trái vại nước có nhiệt độ Nhiệt độ khơng thay đổi miễn điều kiện vại nước giữ cũ Một cách khác biểu thị nội dung phát biểu nước chai nước trái cân nhiệt với Cân nhiệt trạng thái hai vật tiếp xúc vật lí với có nhiệt độ Cân nhiệt sở để đo nhiệt độ nhiệt kế Bằng cách đặt nhiệt xúc với vật chờ cột chất lỏng nhiệt kế ngừng dâng lên hạ xuống, bạn tìm nhiệt độ vật Nguyên nhân nhiệt kế cân nhiệt với vật Giống hệt trường hợp chai nước trái ngâm nước lạnh, nhiệt độ hai vật lúc cân nhiệt nằm lưng chừng hai nhiệt độ ban đầu chúng Nhiệt lượng truyền qua ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu xạ nhiệt Nhiệt lượng ln truyền từ vật nóng sang vật lạnh hai vật có nhiệt độ Vật chất dãn nở nhiệt độ tăng Sự tăng nhiệt độ chất khí áp suất khơng đổi làm thể tích chất khí tăng lên Sự tăng thể tích khơng xảy với chất khí mà với chất lỏng chất rắn Nói chung, nhiệt độ chất tăng lên, thể tích tăng Hiện tượng gọi dãn nở nhiệt Bạn để ý thấy đoạn đường bê tông cầu thường ngăn cách khe trống Khe trống cần thiết bê tơng dãn nở nhiệt độ tăng Khơng có khe trống này, dãn nở nhiệt làm cho đoạn đường ép lên nhau, cuối chúng cong oằn rạn nứt Các chất khác dãn nở lượng khác với độ biến thiên nhiệt độ cho trước Các đặc điểm dãn nở nhiệt vật liệu xác định đại lượng gọi hệ số nở khối Chất khí có hệ số nở khối lớn Chất lỏng có hệ số nở khối nhỏ nhiều Nói chung, thể tích chất lỏng có xu hướng giảm nhiệt độ giảm Nhưng, khoảng từ 00C đến 40C, thể tích nước lại tăng nhiệt độ giảm Đồng thời, nước đóng băng, tạo tinh thể có khoảng trống phân tử lớn khoảng trống phân tử nước lỏng Điều giải thích băng nước lỏng Nó giải thích hồ nước đóng băng từ xuống thay từ lên Nếu điều khơng xảy tơm cá khơng thể sống sót nhiệt độ băng giá Chất rắn thường có hệ số nở khối nhỏ Vì lí này, chất lỏng đựng bình chứa rắn dãn nở nhiều bình chứa Tính chất cho phép sử dụng số chất lỏng để đo biến thiên nhiệt độ Muốn vật chất thay đổi trạng thái, ta phải làm tăng giảm nhiệt vật II KIẾN THỨC CƠ BẢN: Nguyên lý truyền nhiệt: Nếu có hai vật trao đổi nhiệt thì: - Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp - Sự truyền nhiệt xảy nhiệt độ hai vật dừng lại -Nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng vật thu vào Công thức nhiệt lượng: - Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên: Q = mc∆t với ∆t = t2 - t1 Nhiệt độ cuối trừ nhiệt độ đầu - Nhiệt lượng vật tỏa để lạnh đi: Q = mc∆t với ∆t = t1 - t2 Nhiệt độ đầu trừ nhiệt độ cuối - Nhiệt lượng tỏa thu chất chuyển thể: + Sự nóng chảy - Đơng đặc: Q = mλ (λ nhiệt nóng chảy) + Sự hóa - Ngưng tụ: Q = mL (L nhiệt hóa hơi) - Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy: Q = mq (q suất tỏa nhiệt nhiên liệu) - Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua: Q = I2Rt Phương trình cân nhiệt: Qtỏa = Qthu vào Hiệu suất động nhiệt: H= Qích 100% Qtp Một số biểu thức liên quan: m V P - Trọng lượng riêng: d = V - Khối lượng riêng: D = - Biểu thức liên hệ khối lượng trọng lượng: P = 10m - Biểu thức liên hệ khối lượng riêng trọng lượng riêng: d = 10D B THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ: THUẬN LỢI, KHĨ KHĂN a Thuận lợi: Về phía nhà trường: quan tâm đến chất lượng giáo dục học sinh Về phía giáo viên: khơng ngừng học hỏi nâng cao trình độ Về phía học sinh: đại đa số em học tập nghiêm túc, say mê mơn học b Khó khăn: Về phía chương trình: thời lượng cho phân mơn nhiệt học q ít, kiến thức trừu tượng (ở cấp độ phân tử, nguyên tử ) nên học sinh khó hiểu Bên cạnh tiết tập định tính chương trình vừa lại vừa hạn chế nội dung Về phía học sinh: tiếp xúc với dạng tập nhiệt cuối chương trình vật lý thường chủ quan, khơng ý, khơng phân biệt q trình tốn nhiệt học THÀNH CƠNG, HẠN CHẾ a Thành cơng: Qua nhiều dạng tốn định tính nhiệt học phân chia theo chủ đề từ đến nâng cao em hiểu nguyên lý truyền nhiệt, tạo thú học tập cho học sinh, em nhớ nội dung nhiệt học Học sinh biết vận dụng kiến thức vào tình cụ thể b Hạn chế: Do số lượng thời gian học phân môn nhiệt học trường THCS cịn q Ngồi đối tượng học sinh trình độ nhận thức khác ( đặc biệt đối tượng học sinh đồng bào chỗ ) nên số kiến thức dành cho đối tượng học sinh khá, giỏi, ôn thi học sinh giỏi, ôn thi trường chuyên MẶT MẠNH, MẶT YẾU a Mặt mạnh: Nhà trường có đầy đủ sở vật chất phục vụ cho việc dạy-học môn vật lý Có phịng trình chiếu để giảng giải kiến thức sâu cấp độ phân tử b Mặt yếu: Học sinh có q thời để nghiên cứu kiến thức phần CÁC NGUYÊN NHÂN, CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG Thực tế tình hình nhiều yếu tố khách quan chủ quan điều kiện sở vật chất điều kiện dạy học có phần làm giảm hiệu giảng dạy môn học Mặt khác kiến thức trừu tượng nên gây khó khăn cho học sinh, chưa thấy tầm quan trọng tập định tính nhiệt học C GIẢI PHÁP, BIỆN PHÁP THỰC HIỆN: I QUY TRÌNH TÌM HIỂU, CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ: - Học thuộc phần điều cần nhớ sách giáo khoa để chốt lại kiến thức cần nắm nhớ kỹ - Giáo viên phân tích nội dung bài, yêu cầu học sinh đọc vấn đề có liên quan, hiểu kỹ số điều mà sách giáo khoa khơng có điều kiện nói kỹ * Khi tiến hành làm tập phải tìm hiểu kiện tốn, phân tích tượng cụ thể theo bước sau : Bước Viết tóm tắt kiện: - Đọc kỹ đầu (khác với thuộc đầu bài) tìm hiểu ý nghĩa thuật ngữ, phát biểu tóm tắt, ngắn gọn, xác - Dùng ký hiệu tóm tắt đề cho ? Hỏi ? Dùng hình vẽ để mơ tả lại tình huống, minh họa cần Bước Phân tích nội dung làm sáng tỏ chất vật lý, xác lập mối liên hệ kiện có liên quan tới cơng thức rút cần tìm, xác định phương hướng kế hoạch giải - Chuyển đổi đơn vị phù hợp với yêu cầu tập Bước Chọn công thức thích hợp giảng thành lập phương trình cần Bước Lựa chọn cách giải cho phù hợp Bước Kiểm tra xác nhận kết biện luận * Tóm tắt bước giải tập vật lý theo sơ đồ sau : Bài tập vật lý Cho gì? Vẽ Dữ kiện (tóm tắt) Hỏi gì? Hiện tượng - Nội dung Bản chất vật lý Kế hoạch giải Chọn công thức Cách giải Kiểm tra - đánh giá, biện luận II NỘI DUNG ĐÃ THỰC HIỆN ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ: Trong trình nghiên cứu, giảng dạy phần nhiệt học chia số dạng tập sau: DẠNG 1: TÍNH NHIỆT LƯỢNG THU VÀO, TỎA RA, KHỐI LƯỢNG, NHIỆT ĐỘ ĐẦU, NHIỆT ĐỘ CUỐI CỦA VẬT Dựa vào công thức: Qthu = mc∆t hay Qthu = mc(t2 - t1) Qtỏa = mc∆t hay Qtỏa = mc(t1 – t2) Qthu Qthu hay m = c.(t2 − t1 ) c.∆t Qthu Q Nhiệt dung riêng: c = thu hay c = m.(t2 − t1 ) m.∆t Q Độ tăng nhiệt độ : ∆t = thu m.c Q Q Nhiệt độ đầu vật : t − t1 = thu ⇒ t1 = t2 − thu m.c m.c Qthu Qthu ⇒ t2 = t1 + Nhiệt độ sau vật : t − t1 = m.c m.c Suy ra, Khối lượng vật: m = *Khi có vật thu nhiệt có hiệu suất H: Qtp = q.m Qci = mthu.cthu.(t2 - t1) ⇒ H.q.m = mthu.cthu.(t2 - t1) ⇒ mthu = H q.m H q.m ⇒ ∆t = cthu ∆t mthu cthu H q.m t1 = t2 − m c H q.m thu thu ⇒ Từ ∆t = mthu cthu t = t + H q.m mthu cthu *Khi có hai hay nhiều vật thu nhiệt, tùy theo cụ thể ta ta rút tương tự tìm đại lượng cần tìm Lưu ý : - Đơn vị khối lượng phải đổi kg - Nhiệt độ đầu t1, nhiệt độ sau t2 - Nếu vật chất lỏng, tốn cho biết thể tích phải tính khối lượng theo cơng thức: m=D.V Trong đơn vị D kg/m3, V m3, m kg Ví dụ : Một ấm nhơm có khối lượng 400g chứa lít nước nhiệt độ 20 0C Tính nhiệt lượng cần thiết để đun nóng ấm nước sôi? Biết nhiệt dung riêng nhôm 880 J/ kgK Nhiệt dung riêng nước 4200J/ kgK Tóm tắt: m1 =400g =0,4 kg, m2 = 1lít = 1kg, C1= 880J/kgK, C2= 4200J/kg K Q = Q1+Q2 t1 = 20 0C, t2 = 1000C [Type a quote from the document of the summary of an interesting point You can position the text box anywhere in the document Use the Drawing Tools tab to change the formatting of the pull quote text box.] Hướng dẫn giải: + Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là: Q1 = m1c1( t2 – t1) = 0,4.880.80 = 28160(J ) + Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là: Q2 = m2 c2(t2 – t1) =1.4200.80 = 336000(J) + Nhiệt lượng cần thiết là: Q = Q1 + Q2 = 28160 + 336000 = 364160(J ) Ví dụ Một thỏi sắt có khối lượng 4,5kg nung nóng tới 3200C Nếu thỏi sắt nguội đến700C tỏa nhiệt lượng bao nhiêu? Nhiệt lượng làm sơi kg nước có nhiệt độ ban đầu 20 0C? Biết nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K , sắt 460J/kg.K nhiệt lượng mát khơng đáng kể Tóm tắt: m1 =4,5 kg, t1 = 320 0C, t2 =700C t3 =200C, t4 =1000C, C1= 460J/kgK, C2= 4200J/kg K Q1=? m2= ? Hướng dẫn giải: + Nhiệt lượng thỏi sắt tỏa là: Q1 = m1.C1(t1 – t2) = 4,5.460.(320 – 70) = 517500J + Nhiệt lượng làm m2 (kg) nước sôi là: 517500 = m2.C2.(t4– t3) m2 = 517500/4200.(100 – 20)= 0,65(kg) DẠNG : GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT ĐƠN GIẢN: * Ta xác lập công thức nhiệt lượng tỏa hay thu vào vật Qtỏa = m1.C1∆t1 hay Qtỏa = m1.C1(t1 – t) (2) Qthu = m2 C2∆t2 hay Qthu = m2 C2(t – t2) (1) Khi có hai vật truyền nhiệt cho vật tỏa nhiệt vật có nhiệt độ cao hơn, vật thu nhiệt vật có nhiệt độ thấp Từ (1) (2) ta có Qtỏa = Qthu vào ⇔ m1.C1(t1 – t) = m2 C2(t – t2) m2 C2 (t − t ) m1.C1.(t1 − t ) m1 = C (t − t ) ⇔ m2 = C (t − t ) 1 2 m2 C2 (t − t ) m1.C1.(t1 − t ) C1 = m (t − t ) ⇔ C2 = m (t − t ) 1 2 Suy : m C ( t − t ) + m C t m C t − m1.C1.(t1 − t ) 1 t = 2 ⇔ t2 = 2 m1.C1 m2 C2 t = m1.C1.t1 = m2 C2 t m1.C1 + m2 C2 * Đối với hệ có nhiều vật truyền nhiệt cho nhau, trước hết ta phải xác định vật tỏa nhiệt vật thu nhiệt Sau viết cơng thức tính nhiệt lượng cho vật tỏa nhiệt vật thu nhiệt Tiếp áp dụng phương trình cân nhiệt cho hệ tìm đại lượng cịn thiếu 10 Phương trình cân nhiệt bình chai sữa thứ : Q 1(t0-t1)=Q2(t1-tx) Phương trình cân nhiệt bình chai sữa thứ hai : Q1(t1-t2)=Q2(t2-tx) o Chia (1) cho (2) thay số t0=36 C, t1=330C, t2=30,50C ta được: (1) (2) 33 − t x = ⇒ tx=180C 2,5 30,5 − t x Q2 = b Thay tx=180C vào (1) ⇒ Q1 Từ phương trình (1) suy ra: t1 = Q1 t + Q2 t x ( Q1 t − Q1 t x ) + ( Q1 t x + Q2 t x ) Q1 = = tx + (t − t x ) Q1 + Q2 Q1 + Q2 Q1 + Q2 (3) Tương tự lấy chai thứ hai ra, từ phương trình (2), vai trò t t1 ta có: t2 = tx + Q1 (t1 − t x ) Q1 + Q2 (4) Q1 Thay (3) vào (4) ta có : t = t x + (t − t x ) Q1 + Q2 Lý luận tương tự lấy chai thứ n có nhiệt độ : n Q1 tn = tx + (t − t x ) =t x + Q2 Q1 + Q2 1 + Q1 Q2 = Theo điều kiện tn t n = 18 + (36 − 18) < 260C ⇒ < 18 6 6 Vậy từ chai thứ nhiệt độ nước bình bắt đầu nhỏ 260C *Ví dụ tương tự: 1.Có ba chai sữa giống nhau, có nhiệt độ t 0= 200C Người ta thả chai sữa thứ vào phích đựng nước nhiệt độ t = 42 0C Khi đạt cân nhiệt, chai sữa thứ nóng tới nhiệt độ t1=380C, lấy chai sữa thả vào phích nước chai sữa thứ hai Đợi đến cân nhiệt xảy ra, người ta lấy chai sữa tiếp tục thả chai sữa thứ ba vào Hỏi trạng thái cân nhiệt chai sữa thứ ba có nhiệt độ bao nhiêu? Giả thiết khơng có mát lượng nhiệt môi trường xung quanh Một nhiệt lượng kế ban đầu khơng chứa gì, có nhiệt độ t Đổ vào nhiệt lượng kế ca nước nóng thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 0C Lần thứ hai, đổ thêm ca nước nóng vào thấy nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm 30C Hỏi lần thứ ba đổ thêm vào lúc ca nước nóng nói nhiệt độ nhiệt lượng kế tăng thêm độ nữa? DẠNG : BÀI TỐN CUNG CẤP NHIỆT KHƠNG THẤT THỐT VÀ CĨ SỰ THẤT THOÁT : 20 Mấu chốt để giải tập phần vận dụng định luật bảo tồn chuyển hóa lượng : Năng lượng khơng tự sinh ra, khơng tự Nó chuyển hóa từ dạng sang dạng khác từ vật sang vật khác Năng lượng ln bảo tồn Do : Q =k.T : k là hệ số tỷ lệ hay hệ số thất thoát nhiệt T thời gian đun Và P =k.∆t : k là hệ số tỷ lệ hay hệ số thất nhiệt ∆t độ chênh lệch nhiệt độ Ví dụ: Một bếp dầu đun 1l nước đựng ấm nhôm khối lượng m = 300g sau thời gian t1 = 10 ph nước sôi Nếu dùng bếp ấm để đun 2l nước cung điều kiện sau nưới sôi ? Cho nhiệt dung riêng nước nhôm C 1= 4200J/kg.K ; C2= 880 J/kg., Biết nhiệt bếp cung cấp cách đặn Hướng dẫn giải: Gọi Q1 Q2 nhiệt lượng cung cấp cho nước ấm nhôm lần đun, ta có : Q1=(m1C1 +m2C2).∆t Q2=(2m1C1 +m2C2).∆t ( m1, m2 khối lượng nước ấm lần đun đầu) Mặt khác, nhiệt tỏa cách đặn nghĩa thời gian T đun lâu nhiệt tỏa lớn Do : Q1=k.T1 ; Q2=k.T2 ( k hệ số tỷ lệ đó) Từ suy : k.T1 = ( m1C1 + m2C2) ∆t k.T2 = ( 2m1C1 + m2C2) ∆t Lập tỷ số ta : T2 2m1C1 + 2m2 C m1C1 = =1+ T1 m1C1 + m2 C m1C1 + m2 C m1C1 Hay T2 = (1+ ) T1 m1C1 + m2 C 4200 T2 = (1 + ).10 = 19,4 phút 4200 + 0,3.880 Ví dụ: Một lị sưởi giữ cho phịng nhiệt độ 200C nhiệt độ trời 50C Nếu nhiệt độ ngồi trời hạ xuống tới – 50C phải dùng thêm lị sưởi có cơng Nguồn nóngsuất 0,8KW trì nhiệt độ phịng Tìm cơng suất lị sưởi đặt phịng lúc đầu? Q Hướng dẫn giải: Gọi P công suất lò sưởi lúc ban đầu Mặt khác, nhiệt tỏa môi trường tỉ lệ với độ chênh lệch nhiệt độ Do đó, gọi k Tác nhân hệ số tỉ lệ Khi nhiệt độ phòng ổn định cơng suất lị sưởi cơng suất tỏa nhiệt mơi trường phịng Ta có : P =k.( 20-5) = 15.k (1) 21 Q2 Nguồn lạnh Côn gA Khi nhiệt độ ngồi trời giảm xuống -50C : (P + 0,8) = k.(20-(-5)) = 25.k Từ (1), (2) ta tìm P = 1,2kW (2) DẠNG : BÀI TẬP ĐỘNG CƠ NHIỆT - Động nhiệt thiết bị biến đổi phần nhiệt lượng (Q1) nhiên liệu bị đốt cháy chuyển hóa thành (A) (Động nổ kỳ loại thường gặp nay) Các toán động nhiệt gồm : - Xác định nhiệt lượng nhận từ nguồn nóng, thường nhiệt lượng nhiên liệu đốt cháy tỏa : Q = q.m ( m = D.V) - Xác định công học (A) nhiệt lượng truyền cho nguồn lạnh (Q 2): Q1 = A + Q Cơng học tính qua công thức A = F.s cosα ; A = P.t= P - Tính hiệu suất : H = A Q1 − Q2 = 100% Q1 Q1 s v (H từ 25% đến 45%) Ví dụ : Một ơtơ có khối lượng 1200kg chạy đường nằm ngang với vận tốc v = 72km/h tiêu hao 80g xăng cho s = 1km Hiệu suất động H = 20% Hỏi với kiện ơtơ đạt vận tốc leo lên dốc đoạn đường dài 100m lại cao thêm 2m Biết suất tỏa nhiệt xăng 45.106J/Kg Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng xăng bị đốt cháy tỏa : Q = q.m Nhiệt lượng cung cấp cho xe cơng có ích : A = Q.H = H.q.m A H q.m H q.m.v = = s Công suất xe đoạn đường nằm ngang: P = t s v Khi xe lên dốc, với chiều dài dốc l, h độ cao dốc, v’ vận tốc xe lên dốc Công suất otô đường dốc tính theo cơng thức: P1 = H q.m.v' l Phần công suất để nâng ôtô lên độ cao h tính theo cơng thức: P2 = Anâng t' = P.h v' l Do công suất ôtô không đổi nên H q.m.v H q.m.v' P.h v' = + s l l l.H q.m.v = 15m / s ⇒ v' = s( H q.m + P.h) P = P1 + P2 ⇔ Ví dụ : Với lít xăng xe máy có cơng suất 1,6kW chuyển động với vận tốc 36km/h km? Biết hiệu suất động 25%; Năng suất tỏa nhiệt xăng 22 4,6.10 J/kg, Khối lượng riêng xăng 700 kg/m3 Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng xăng tỏa ra: Q = q.m Công động : A = Q.H Thời gian xe là: t = ( m = D.V) A p Quãng đường xe : s = v.t = 101.000m Ví dụ : Động máy bay có cơng suất 2.10 W hiệu suất 30% Hỏi với xăng máy bay bay lâu? Năng suất tỏa nhiệt xăng 4,6.10 7J/kg Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng xăng tỏa ra: Q = q.m Công động : A = Q.H Thời gian xe là: t = A = 1h55p p Ví dụ : Tính hiệu xuất động ô tô biết ô tô chuyển động với vận tốc 72 km/h động có cơng suất 20 kW tiêu thụ 20 lít xăng để chạy 200km Hướng dẫn giải: v = 72km/h = 20m/s; s = 200km = 200000 m p = 20kW = 20000 W ; V = 20 l = 0,02 m3 Q = m.q = D.V.q = 0,7.103.0,02.46.106 = 644.106 J s 2.10 = 2.10 = 2.108 J v 20 A 2.10 = H= = 31% Q 644.10 A = P.t = P DẠNG : BÀI TOÁN NHIỆT HỌC LIÊN QUAN ĐẾN ĐIỆN HỌC - Xác định nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên: Qích = mc∆t - Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua: Qtp = I2Rt - Phương trình cân nhiệt: Qtỏa = Qthu vào - Nếu có hiệu suất : H = Qích 100% Qtp Ví dụ : Bếp điện có ghi 220V-800W nối với hiệu điện 220V dùng để đun sơi 2lít nước 200C Biết hiệu suất bếp H = 80% nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K a/ Tính thời gian đun sôi nước điện tiêu thụ bếp Kwh b/ Biết cuộn dây có đường kính d = 0,2mm, điện trở suất ρ = 5.10 −7 Ωm quấn lõi sứ cách điện hình trụ trịn có đường kính D = 2cm Tính số vòng dây bếp 23 điện Hướng dẫn giải: a/ Gọi Q nhiệt lượng mà nước thu vào để nóng lên từ 200C đến 1000: Q = m.C.∆t Gọi Q' nhiệt lượng dòng điện tỏa dây đốt nóng Q' = R.I2.t = P t Theo ta có: H= Q m.C.∆t m.C.∆t = ⇒t = = 1050( s ) Q' P.t P.H Điện tiêu thụ bếp: A = P t = 233,33 (Wh) = 0,233 (Kwh) l πDn ρDn R=ρ =ρ = S b/ Điện trở dây: πd d2 (1) Mặt khác: R = U2 P (2) ρDn U = Từ (1) (2) ta có: P d2 2 U d ⇒n= = 60,5(Vịng ) ρDP Ví dụ : Cầu chì mạch điện có tiết diện S = 0,1mm 2, nhiệt độ 270C Biết đoản mạch cường độ dịng điện qua dây chì I = 10A Hỏi sau dây chì đứt? Bỏ qua sụ tỏa nhiệt môi trường xung quanh thay đổi điện trở, kích thước dây chì theo nhiệt độ.Cho biết nhiệt dung riêng, điện trở suất, khối lượng riêng, nhiệt nóng chảy nhiệt độ nóng chảy chì là: C = 120J/kg.K; ρ = 0,22.10 −6 Ωm ; D = 11300kg/m3; λ = 25000 J / kg ; tc=3270C Hướng dẫn giải: Gọi Q nhiệt lượng dòng điện I tỏa thời gian t, ta có: Q = R.I2.t = ρ l I t ( Với l chiều dài dây chì) S Gọi Q' nhiệt lượng dây chì thu vào để tăng nhiệt độ từ 27 0C đến nhiệt độ nóng chảy tc = 3270C nóng chảy hồn tồn nhiệt độ nóng chảy, ta có Q' = m.C.∆t + mλ = m(C.∆t + λ) = DlS(C.∆t + λ) với (m = D.V = DlS) Do khơng có mát nhiệt nên: Q = Q' hay: ρ ⇒t = l I t = DlS(C.∆t + λ) S DS ( C.∆t + λ ) = 0,31( s ) ρI DẠNG : BÀI TỐN XÁC ĐỊNH NƯỚC ĐÁ TAN HẾT KHƠNG, TÍNH LƯỢNG NƯỚC ĐÁ CHƯA TAN HAY TÌM NHIỆT ĐỘ KHI ĐĨ 24 Nếu nhiệt độ ban đầu nước đá 00c + Qnước đá thu= Qtỏa : nước đá tan hết, nhiệt độ cuối = 00c + Qnước đá thu> Qtỏa , Nếu : Qnước đá 1> Qtỏa nước đá không tan, nhiệt độ cuối < 00c Qnước đá 1= Qtỏa nước đá khơng tan, nhiệt độ cuối = 00c Qnước đá 1< Qtỏa nước đá tan khơng hết, nhiệt độ cuối = 00c Nếu nhiệt độ ban đầu nước đá = 00C - Tính nhiệt lượng thu vào nước đá để tan hết : Q nước đá tan = mnước đá λ - Tính nhiệt lượng tỏa vật hệ : Qtỏa= Q1+ Q2 + …+ Qn Trong Q1 = m1.C1(t1 – 0) Q2 = m2 C2.(t2- 0)… - So sánh, : + Qnước đá tan< Qtỏa : nước đá tan hết, nhiệt độ cuối > 00c + Qnước đá tan= Qtỏa : nước đá tan hết, nhiệt độ cuối = 00c + Qnước đá tan> Qtỏa : nước đá tan không hết, nhiệt độ cuối = 00c Xác định lượng nước đá lại không tan hết : - Từ Qtỏa = Qnước đá + Q nước đá tan ⇔ Q nước đá tan = Qtỏa - Qnước đá thay giá trị đại lượng cho ta tính lượng nước đá tan - Đồng nghĩa với lượng nước đá tan ta tính lượng nước đá cịn lại chưa tan Ví dụ : Bỏ 100g nước đá t1= O0C vào 300g nước t2= 20oC a) Nước đá có tan hết khơng ? Cho nhiệt nóng chảy nước đá λ= 3,4.105 J/kg nhiệt dung riêng nước c=4200J/kg.k b) Nếu không, tính khối lượng nước đá cịn lại ? Hướng dẫn giải: a) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy(tan) hoàn toàn O0C Q = m1.λ = 0,1 3,4.105 = 34.103 J Nhiệt lượng nước tỏa giảm từ 200C đến 0oC : 25 Q2 = m2.c(t2-t1) = 25,2.103 J Ta thấy Q1 > Q2 nên nước đá tan phần b) Nhiệt lượng nước tỏa làm tan khối lượng ∆m nước đá Do : Q2 = ∆m λ ⇒ ∆m = Q2 = 0,074kg = 74g λ Vậy nước đá cịn lại : m’ = m1- ∆m = 26g Ví dụ : Một cốc hình trụ khối lượng m chứa lượng nước có khối lương m nhiệt độ t1 = 100C Người ta thả vào cốc cục nước đá khối lượng M nhiệt độ 0oC cục nước đá tan 1/3 khối lượng ln tan Rót thêm lương nước có nhiệt độ t = 400C vào cốc Khi cân nhiệt nhiệt độ cốc nước lại 100C cịn mực nước cốc có chiều cao gấp đôi mực nước sau thả cục nước đá Hãy xác định nhiệt dung riêng chất làm cốc Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, giãn nở nhiệt nước cốc Biết nhiệt dung riêng nước C = 4200J/Kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 336.103J/kg Hướng dẫn giải: + Phương trình cân nhiệt thứ diễn tả trình cục nước đá tan M × λ = m(c + c1) 10 phần ba là: (1) + Dù nước đá tan có phần ba thấy dù nước đá có tan hết mực nước cốc Lượng nước nóng thêm vào để nước trạng thái cuối tăng lên gấp đôi là: (m + M) Ta có phương trình thứ là: 2Mλ/3 + 10M.c + 10m(c + c1) = 30(m + M).c Hay: (2λ/3 - 20c) M = m(2c – c1).10 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ta có: c1 = 1400 J/Kg.K * Các ví dụ tương tự : Bàì 1: Người ta đặt viên bi đặc sắt hình cầu bán kính R = 6cm nung nóng tới nhiệt độ t = 3250 C lên mặt khối nước đá lớn 00 C Hỏi viên bi chui vào khối nước đá đến độ sâu bao nhiêu? Bỏ qua dẫn nhiệt nước đá độ nóng lên đá tan Cho khối lượng riêng sắt D = 7800kg/m 3, khối lượng riêng nước đá D0 = 915kg/m3, nhiệt dung riêng sắt C = 460J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá ( tức nhiệt lượng mà 1kg nước đá 00 C cần thu vào để nóng chảy hoàn toàn thành nước nhiệt độ ấy) λ = 3,4.105J/kg Thể tích hình cầu 3 tính theo cơng thức V = π R với R bán kính Bài 2: Một học sinh dùng nhiệt lượng kế đồng có khối lượng M = 0,2 kg để pha m = 0,3 kg nước nhằm đạt nhiệt độ cuối t = 15 oC Học sinh rót vào nhiệt lượng kế m1 gam nước t1= 32oC thả vào m2 gam nước đá t2= - 6oC a Xác định m1, m2 b Khi tính tốn học sinh khơng ý nước đá tan, mặt nhiệt lượng kế có nước bám vào, nhiệt độ cuối nước 17,2 oC Hãy giải thích xem sai lầm học sinh đâu tính khối lượng nước bám vào mặt ngồi nhiệt lượng kế Biết NDR đồng, nước nước đá tương ứng là: C = 26 400J/kgK; C1= 4200J/kgK; C2= 2100J/kgK Nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,35.105J/kg Nhiệt hóa nước 17,2oC L = 2,46.106J/kg Bài : Một chậu nhôm khối lượng 0,5kg đựng 2kg nước 200C a) Thả vào chậu nhơm thỏi đồng có khối lượng 200g lấy lị Nước nóng đến 21,20C Tìm nhiệt độ bếp lị? Biết nhiệt dung riêng nhơm, nước đồng là: c1= 880J/kg.K , c2= 4200J/kg.K , c3= 380J/kg.K Bỏ qua toả nhiệt môi trường b) Thực trường hợp này, nhiệt lượng toả môi trường 10% nhiệt lượng cung cấp cho chậu nước Tìm nhiệt độ thực bếp lò c) Nếu tiếp tục bỏ vào chậu nước thỏi nước đá có khối lượng 100g 0C Nước đá có tan hết khơng? Tìm nhiệt độ cuối hệ thống lượng nước đá cịn sót lại tan khơng hết? Biết nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105J/kg DẠNG 10: BÀI TỐN NHIỆT HĨA HƠI Sơ đồ tổng qt : Thể Thể hóa thu Q = L.m nhiệt độ sơi ngưng tụ tỏa Q = L.m lỏng khí Ví dụ : a) Tính lượng dầu cần đun sơi lít nước 20 0C đựng ấm nhơm có khối lượng 200g biết nhiệt dung riêng nước nhôm C = 4200J/kg.K ; C2 = 880J/kg.K, suất tỏa nhiệt dầu Q = 44.106J/kg hiệu suất bếp 30% b) Cần đun thêm nước hóa hoàn toàn Biết bếp dầu cung cấp nhiệt cách đặn kể từ lúc đun sơi thời gian 15 phút Biết nhiệt hóa nước L = 2,3.106J/kg Hướng dẫn giải: a) Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C Q1 = m1.C1(t2 - t1) = 672 kJ Nhiệt lượng càn cung cấp cho ấn nhôm để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C Q2 = m2.C2(t2 - t1) = 14.08 kJ Nhiệt lượng cần cung cấp tổng cộng để đun nước sôi Q = Q1 + Q2 = 686,08 kJ Do hiệu suất bếp 30% nên thực tế nhiệt cung cấp cho bếp dầu tỏa Q’ = Q 686080 100% = 100% = 2286933,3 (J) H 30% Khối lượng dầu cần dùng : m= Q' 2286933 = ≈ 0,05 kg q 44.10 b) Nhiệt lượng cần cung cấp để nước hóa hồn tồn 1000C Q3 = L.m1 = 4600 kJ Lúc nhiệt lượng dầu cung cấp dùng để nước hóa cịn ấm nhơm khơng nhận nhiệt ta thấy : Trong 15 phút bếp dầu cung cấp nhiệt lượng cho hệ 27 thống Q = 686080 J Để cung cấp nhiệt lượng Q = 4600000J cần tốn thời gian : t= Q3 4600000 15 ph = 15 ph = 100,57phút ≈ 1h41phút Q 686080 Ví dụ : Dẫn nước 1000C vào bình chứa nước có nhiệt độ 200C áp suất bình thường a) Khối lượng nước bình tăng gấp lần nhiệt độ đạt tới 100 C b) Khi nhiệt độ đạt 1000C, tiếp tục dẫn nước 1000C vào bình làm cho nước bình sơi khơng? Cho nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K ; Nhiệt hóa nước 2,3.106J/kg Hướng dẫn giải: a) Gọi m khối lượng nước ban đầu bình m’ khối lượng nước dẫn vào nhiệt độ nâng lên 1000C Nhiệt lượng nước hấp thụ : Q1 = mc (t1- t2) Nhiệt lượng tỏa : Q2 = L.m’ Khi có cân nhiệt khối lượng nước bình tăng lên n lần từ PT cân băng nhiệt : mc (t1- t2) = L.m’ ⇒ m + m' m' C (t1 − t ) = 1+ = 1+ m m L 4200(100 − 20) n = 1+ = 1,15 2,3.10 n= b) Nước khơng thể sơi 1000C trạng thái cân nhiệt, nước hấp thụ thêm nhiệt để hóa Ví dụ : Thả cục sắt có khối lượng 100g nóng 500 0C kg nước 200C Một lượng nước quanh cục sắt sơi hố Khi có cân nhiệt hệ thống có nhiệt độ 240C Hỏi khối lượng nước hoá Biết nhiệt dung riêng sắt C sắt = 460 J/kg K, nước C nước = 4200J/kgK Nhiệt hoá L = 2,3.106 J/kg Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng sắt toả hạ nhiệt độ từ 5000C xuống 240C Q1 = c1m (500 - 24) = 21896 (J) Gọi nhiệt lượng nước hoá mx Nhiệt lượng để hấp thụ để tăng nhiệt độ từ 200C lên 1000C : Q2 = mx.4.200.80 = 336.000 mx Nhiệt lượng mx (kg) nước hấp thụ để hoá : Q3 = Lmx = 2,3.106 mx Lượng nước lại :(1 – mx) kg hấp thụ Q để nóng từ 20 - 240 C Q4 = (1 – mx) 4200 = (1 – mx) 16800 = (1 – mx) 16,8 103 (J) Theo nguyên lý cân nhiệt : Q1 = Q2 + Q3 + Q4 Hay 21896 = mx (336.103 + 2300 103 - 16,8.103) + 16,8.103 5096 Ví dụ :21896 Một miếng thép cóx 2619200 khối lượng ⇒ 1mkg 2.10 −3đến - 16800 =m (kg)600 C đặt x =được nung≈ nóng cốc cách nhiệt Rót 200g nước nhiệt độ 20 0C2619200 lên miếng thép Tính nhiệt độ sau Vậy lượng nước để hố 2g nước sau rót vào cốc trường hợp: a) Nước rót nhanh vào cốc b) Nước rót chậm lên miếng thép 28 Cho nhiệt dung riêng nước 4200 J/kg.K, thép 460 J/kg.K Nhiệt hoá nước 2,3.106 J/kg Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho cốc, cho khơng khí cho nước Coi cân nhiệt xảy tức thời Hướng dẫn giải: a Khi rót nước nhanh vào cốc 200g nước tăng nhiệt độ lúc : Nhiệt lượng thép toả để hạ nhiệt độ từ 600 xuống 1000C: Q1 = mcΔt = 1.460.( 600 – 100 ) = 230 000 ( J ) Nhiệt lượng cung cấp cho M = 200 g nước tăng từ 20 lên 1000C: Q2 = McΔt = 0,2.4200( 100 – 20 ) = 67200 (J) Q2 m’ = 0.08725 kg = 87,25 g Khối lượng nước khơng hố : m’’ = 200 - 87,25 = 112,75 g Gọi x nhiệt độ sau nước miếng thép : mc( 100 – x ) = m’’c’( x – 20 ) => 1.460.( 100 – x ) = 0,11275.4200( x – 20 ) => x = 59,4 Nhiệt độ sau nước 59,4 C * Các ví dụ tương tự : Bài 1: Trong bình nhiệt lượng kế ban đầu có chứa m 0= 400g nước nhiệt độ t0=250C Người ta đổ thêm khối lượng nước m nhiệt độ tx vào bình cân nhiệt, nhiệt độ nước t 1=200C Cho thêm cục nước đá khối lượng m nhiệt độ t2=-100C vào bình cuối bình có M = 700g nước nhiệt độ t3=50C Tìm m1,m2,tx Biết nhiệt dung riêng nước C 1= 4200J/kg.độ, nhiệt dung 29 riêng nước đá C 2= 2100J/kg.độ, nhiệt nóng chảy nước đá λ =336 000J/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt chất bình với nhiệt lượng kế mơi trường Bài 2: Trong bình đậy kín có cục nước đá khối lượng M = 0,1 kg mặt nước, cục đá có viên chì khối lượng m = 5g Hỏi phải tốn nhiệt lượng để cục chì bắt đầu chìm xuống nước? (Cho khối lượng riêng chì 11,3 g/cm3, nước đá 0,9 g/cm3 nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.105 J/kg) Nhiệt độ nước bình 0oC ? DẠNG 11: BÀI TỐN NHIÊN LIỆU Ví dụ : Dùng 8,5 kg củi khơ để đun 50 lít nước 26 0C lị có hiệu suất 15% nước có sơi khơng? Gợi ý : - Nhiệt lượng cần cho nước : Q1 = mc(t2 - t1) - Nhiêt lượng củi tỏa : Q2 = q.m - So sánh Q1 Q2 để kết luận Ví dụ : Người ta dùng bếp dầu hỏa để đun sơi lít nước từ 20 0C đựng ấm nhơm có khối lượng 0,5 kg Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết có 30% nhiệt lượng dầu tỏa làm nóng nước ấm (Lấy nhiệt dung riêng nước 4200J/kg.K ; Của nhôm 880J/kg.K ; suất tỏa nhiệt dầu hỏa 46.106J/kg) * Gợi ý : Q1 = m1c1(t2 - t1) Q2 = m2c2(t2 - t1) Q = Q1 + Q2 Qtp = m= Q.100% H Qtp q ĐS : 0,051 kg PHẦN III- KẾT LUẬN : I KẾT QUẢ : Bài tập định lượng đề cao việc trình bày kiến thức vận dụng kiến thức để giải tập Trong tập định lượng, có yêu cầu cao mặt sử dụng cơng cụ tốn học lập giải phương trình bậc nhất, hệ phương trình bậc Bằng việc phân loại dạng tập nêu phương pháp giải tập nhiệt học Từ học sinh rèn luyện kỹ phân tích tư làm tập Sử dụng hệ thống tập hướng dẫn học sinh giải tập vật lý nội dung cơng việc mà người giáo viên phải hồn thành, từ hồn chỉnh q trình dạy học Căn vào mục đích nhiệm vụ đề tài đặt Đề tài thu kết quả: 30 - Nghiên cứu phần lý luận việc hướng dẫn giải tập vật lý - Hệ thống kiến thức nhiệt học, kiến thức liên quan đến tập - Từ đặc điểm nội dung tập, đặc điểm cách cho điều kiện toán đưa phương pháp giải với loại Song tập nhiệt học nhiều, phong phú đa dạng với nội dung phức tạp, yêu cầu học sinh cần có kiến thức tổng hợp, trang bị thêm công thức sử dụng mối quan hệ đại lượng Với đề tài “Phân dạng tập định tính nhiệt học & hướng dẫn học sinh giải” Tôi sử dụng để giảng dạy cho học sinh trường THCS Chu Văn An, lần bồi dưỡng, ôn thi học sinh giỏi lớp dự thi học sinh giỏi cấp huyện môn Vật lý nhiều năm học: 2006 – 2007, 2008, 2009, 2011, 2012, 2013, 2014 Kết đạt sau: - Học sinh đại trà rèn luyện kỹ cách giải tập nhiệt học dạng Học sinh có kỹ tóm tắt, phân tích tốn, biết tìm tịi lời giải chọn hệ thức thích hợp để làm tập Các em có hứng thú say mê học tập - Học sinh - giỏi giải nhanh, thành thạo tập nhiệt học biết phát triển toán - Đề tài nhận thấy thay đổi nếp nghĩ học sinh việc cần học tốt môn Vật lý II KIẾN NGHỊ ĐỀ XUẤT : Do thời gian nghiên cứu có hạn, tài liệu nghiên cứu chưa đầy đủ nên không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận xét đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn bè đồng nghiệp, để đề tài hồn thiện Tơi mong có nhiều đồng nghiệp nghiên cứu đưa sáng kiến kinh nghiệm bổ ích, giúp cho học sinh ngày học tốt môn Vật lý có nhiều học sinh đạt giải cao kỳ thi học sinh giỏi cấp Mỗi năm Phòng giáo dục có bổ sung thêm trang thiết bị dạy học đại, đồng bộ, chất lượng cao trường THCS Đồng thời tổ chức chuyên đề cho giáo viên môn huyện, tỉnh nhằm triển khai đề tài sáng kiến kinh nghiệm xếp loại cao Từ giúp đội ngũ giáo viên học hỏi kinh nghiêm, nâng cao trình độ chun mơn, lực sư phạm tháo gỡ khó khăn gặp phải giảng dạy Tơi kính mong Phịng giáo dục, Nhà trường cấp ban nghành cần quan tâm nhiều đến giáo dục nói chung, mơn Vật lý nói riêng điều kiện thực tế sở vật chất, thời gian thực hành vấn đề trình bày đề tài Eakar, ngày 10 tháng 02 năm 2022 NGƯỜI VIẾT Đỗ Viết Tới 31 MỤC LỤC Phần I : Mở đầu I.1 Lý chọn đề tài I.2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài I.3 Đối tượng nghiên cứu I.4 Giới hạn phạm vi nghiên cứu I.5 Phương pháp nghiên cứu Phần II : Nội dung vấn đề A Cơ sở lý luận I Các khái niệm II Các kiến thức B Thực trạng vấn đề Thuận lợi, khó khăn Thành cơng, hạn chế Mặt mạnh, mặt yếu Các nguyên nhân, yếu tố tác động C Giải pháp, biện pháp thực I Quy trình tìm hiểu, bước giải tập Vật lý II Nội dung thực để giải vấn đề Dạng toán Dạng toán Dạng toán Dạng toán 32 Trang 1 2 2 2 7 8 13 14 Dạng toán Dạng toán Dạng toán Dạng toán Dạng toán Dạng toán 10 Dạng toán 11 Phần III: Kết luận I Kết nghiên cứu II Kiến nghị đề xuất 18 20 21 23 24 26 29 30 30 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hỏi đáp tượng Vật lý - NXB Khoa học kỹ thuật Tác giả : Ngô Quốc Quýnh, Nguyễn Đức Minh Vật lý vui, 1,2 NXB-GD Tác giả : IA.I PÊ-REN-MAN Vật lý thật lý thú, tập 1,2 NXB THANH NIÊN Tác giả: Vũ Bội Tuyền Bộ sách tri thức tuổi hoa niên NXB VĂN HOÁ THÔNG TIN 121 tập vật lý nâng cao lớp dùng cho học sinh chuyên lý – NXB Đà Nẵng năm 1998 Bồi dưỡng vật lý trung học sở Tác giả ThS Nguyễn Phú Đồng 500 tập vật lý chuyên THCS bồi dưỡng HSG NXB Đại học quốc gia TP HCM 500 tập vật lý THCS NXB Đại học quốc gia TP HCM Tuyển tập Đề thi tuyển sinh THPT chuyên Vật lý NXB Giáo duc 10 Lời giải đề thi học sinh giỏi vật lý NXB tổng hợp TP HCM 11 Các đề thi HSG Sở GD & ĐT Đăk lăk hàng năm 12 Các đề thi tuyển sinh vào trường chuyên Nguyễn Du – Buôn Ma Thuột Đăk lăk hàng năm 13 Các thông tin qua mạng Internet Đặc biệt trang : thuvienvatly.com 33 34 ... tỏa, vật thu - Bài toán trao đổi nhiệt hai chiều nhiều lần - Bài toán trao đổi nhiệt chiều nhiều lần - Bài tốn cung cấp nhiệt khơng thất có thất - Bài tốn động nhiệt - Bài toán nhiệt học liên quan.. .Học sinh sơ nhận 11 dạng tập định tính nhiệt học: - Tính nhiệt lượng thu vào, tỏa ra, khối lượng, nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối - Bài toán cân nhiệt đơn giản - Bài toán cân nhiệt chưa... m1 C1 (t1 - t) = m2 C2 (t - t2) ⇔ m14200(100 - 36) = m22500 (36 - 19) ⇔ 2 688 00 m1 = 42500 m2 m2 = 2 688 00m1 (2) 42500 - Thay (1) vào (2) ta được: 2 688 00 (m - m2) = 42500 m2 ⇔ 37632 - 2 688 00 m2 =