Giáo dụcLớp 8

Bài tập về Nhiệt lượng và Phương trình cân bằng nhiệt môn Vật lý 8 có lời giải

Mời các em học sinh lớp 8 cùng tham khảo Chuyên đề Bài tập về Nhiệt lượng và Phương trình cân bằng nhiệt môn Vật lý 8 có lời giải dưới đây. Tài liệu tóm tắt các kiến thức quan trọng, cùng với các bài tập nâng cao đa dạng, bao quát đầy đủ và chi tiết các nội dung chính của bài học, qua đó giúp các em rèn luyện kĩ năng giải bài tập. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu bổ ích trong quá trình học tập của các em.

BÀI TẬP VỀ NHIỆT LƯỢNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT MÔN VẬT LÝ 8

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(t2 – t2)

             Khi có cân bằng nhiệt: Q = Q2 hay   m(t1– t2) = m2(t2– t2)                (1)

Khi trút  m kg nước từ bình 2 (đang ở nhiệt độ t2) sang bình   bình 1

Nhiệt lượng do bình 1 tỏa ra là: Q1 = (m1 – m).C(t1– t1)

Nhiệt lượng do m kg nước hấp thụ: Q = Cm (t1 – t2)

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 – t1) = m(t1 – t2)                          (2)

Từ (1) và (2) ta có:

(begin{array}{l} left{ begin{array}{l} m({t_1} – {t_2}’) = {m_2}({t_2}’ – {t_2})\ ({m_1} – m)({t_1} – {t_1}’) = m({t_1}’ – {t_2}’) end{array} right.\ Leftrightarrow left{ begin{array}{l} m(40 – {t_2}’) = {m_2}({t_2}’ – 20)\ (2 – m)(40 – 38) = m(38 – {t_2}’) end{array} right.\ Leftrightarrow left{ begin{array}{l} 40m – m{t_2}’ – {t_2}’ + 20 = 0\ 40m – m{t_2}’ – 4 = 0 end{array} right.,,,(3) end{array})

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

1 = 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:        

3 = (n1 + n2)m.c(50 – 40) = 10cm(n1 + n2)

Phương trình cân băng nhiệt  Q­2 + Q­3 = Q­

                    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 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 =  (frac{{{rm{60}}{{rm{m}}_{rm{2}}}{{rm{c}}_{rm{2}}}}}{{{{rm{m}}_{rm{1}}}{{rm{c}}_{rm{1}}}}}{rm{ + 80}})= 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:

({{rm{V}}_{rm{2}}}{rm{‘ = }}frac{{{{rm{m}}_{rm{3}}}}}{{{{rm{D}}_{rm{1}}}}})

– Khối lượng nước hóa hơi ở 1000C là :

({{rm{m}}_{rm{2}}}{rm{‘ = }}{{rm{V}}_{rm{2}}}{rm{‘}}{rm{.}}{{rm{D}}_{rm{2}}}{rm{ = }}{{rm{m}}_{rm{3}}}frac{{{{rm{D}}_{rm{2}}}}}{{{{rm{D}}_{rm{1}}}}})

– Nhiệt lượng thu vào của m1 kg đồng, m2 kg nước để tăng nhiệt độ từ 80 0C đến 100 0C và của m’2 kg nước hoá hơi hoàn toàn ở 100 0C là :  

({{rm{Q}}_{rm{3}}}{rm{ = 20(}}{{rm{c}}_{rm{1}}}{{rm{m}}_{rm{1}}}{rm{ + }}{{rm{c}}_{rm{2}}}{{rm{m}}_{rm{2}}}{rm{) + L}}{{rm{m}}_{rm{3}}}frac{{{{rm{D}}_{rm{2}}}}}{{{{rm{D}}_{rm{1}}}}})

– Nhiệt lượng toả ra của m3 kg đồng để hạ nhiệt độ từ t1 = 962 0C xuống 100 0C là:  

({Q_4} = 862{c_1}{m_3})

– Phương trình cân bằng nhiệt mới :  

(begin{array}{l} {rm{ }}{Q_3} = {Q_4}\ Rightarrow {rm{20(}}{{rm{c}}_{rm{1}}}{{rm{m}}_{rm{1}}}{rm{ + }}{{rm{c}}_{rm{2}}}{{rm{m}}_{rm{2}}}{rm{) + L}}{{rm{m}}_{rm{3}}}frac{{{{rm{D}}_{rm{2}}}}}{{{{rm{D}}_{rm{1}}}}} = 862{c_1}{m_3}\ Rightarrow {{rm{m}}_{rm{3}}}{rm{ = }}frac{{{rm{20(}}{{rm{c}}_{rm{1}}}{{rm{m}}_{rm{1}}}{rm{ + }}{{rm{c}}_{rm{2}}}{{rm{m}}_{rm{2}}}{rm{)}}}}{{{rm{862}}{{rm{c}}_{rm{1}}}{rm{ – L}}frac{{{{rm{D}}_{rm{2}}}}}{{{{rm{D}}_{rm{1}}}}}}} = 0,29left( {kg} right). end{array})

Bài 4. Một bình nhôm khối lượng m0 = 250g, nhiệt độ ban đầu là t0 = 200C được bọc kín bằng lớp xốp cách nhiệt. Cần cho bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ t1 = 500C và bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ t2 = 00C để khi cân bằng nhiệt ta có 1,5 lít nước ở t3 = 100C? Biết nhiệt dung riêng của nhôm là c0 = 880J/Kg.K, của nước là c1 = 4200J/Kg.K và khối lượng riêng của nước là D = 1000kg/m3.

Hướng dẫn

Khối lượng nước ở 100C là:

M = D.V = 1000.0,0015 = 1,5 (kg)

Nhiệt lượng mà bình nhôm tỏa ra:

Q0 = m0.c0 (t0 – t3) = 0,25.880.(20 – 10)= 2200(J)

Nhiệt lượng mà nước ở 500C tỏa ra:

Q1 = m1.c1.(t1– t3) = m1.4200.(50– 10) = 168000.m1       (J)

Nhiệt lượng mà nước ở 00C thu vào:

Q2 = m2.c1.(t3– t2) = m2.4200(10- 0) = 42000.m2 (J)

Khi có cân bằng nhiệt ta có: Q0 + Q1 = Q2

Hay 2200 + 168000.m1 = 42000.m2

 210m2 = 840m1 + 11 (1)

Mà m1 + m2 = M = 1,5 (2)

Từ (1) và (2) suy ra: m1  0,3(kg) và m2 = 1,2(kg)

Vậy lượng nước ở 500C và 00C cần dùng là:

(begin{array}{l} {V_1} = frac{{{m_1}}}{D} = frac{{0,3}}{{1000}} = 0,0003({m^3}) = 0,3(l)\ {V_2} = frac{{{m_2}}}{D} = frac{{1,2}}{{1000}} = 0,0012({m^3}) = 1,2(l) end{array})

 

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Bài tập về Nhiệt lượng và Phương trình cân bằng nhiệt môn Vật lý 8 có lời giải. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

  • Phương pháp giải các bài tập trắc nghiệm Chuyển động cơ học môn Vật Lý 8 cực hay

  • Hướng dẫn giải 1 số dạng toán về Chuyển động cơ học Vật lý 8

  • 91 câu hỏi trắc nghiệm Chuyên đề Lực đẩy Ác-si-mét có đáp án môn Vật lý 8

​Chúc các em học tập tốt !

Đăng bởi: Quà Yêu Thương

Chuyên mục: Lớp 8

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button