Bài 35: Phương trình cân bằng nhiệt

Bµi 25
VẬT LÍ 8
Ph¬ng tr×nh
c©n b»ng nhiÖt




Kiểm tra bài cũ
Kiểm tra bài cũ
:
:
Hãy viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào khi nóng lên
giải thích ý nghóa, đơn vò của từng đại lượng cã mỈt trong công
thức ?

Q

m

 t = t
2
–

t
1


 C
Trả lời :
Q = m.C.t
Trong đó :
là nhiệt lượng vật thu vào ( J )
là khối lượng của vật ( Kg )
là độ tăng nhiệt độ
0
C (*K )
là nhiệt dung riêng ( J/Kg.K




Quan sát hình sau
Giọt
nước sôi
Ca đựng
nước nóng
Ai đúng, ai sai ?
Đố biết khi nhỏ một giọt nước sôi vào
một ca đựng nước nóng thì giọt nước
truyền nhiệt cho ca nước hay ca nước
truyền nhiệt cho giọt nước ?
Dễ quá ! Nhiệt phải truyền từ vật có
nhiệt năng lớn hơn sang vật có nhiệt
năng nhỏ hơn, nghóa là từ ca nước sang
giọt nước.
Không phải ! Nhiệt phải truyền từ vật

có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ
thấp hơn, nghóa là từ giọt nước sang ca
nước.

T. 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I - Nguyên lí truyền nhiệt :


1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn


2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại


3- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào
Ví dụ minh hoạ như sau :
Vật A
Nhiệt độ cao
Vật B
Nhiệt độ thấp
Tiếp xúc nhau
Nhiệt lượng
toả ra
Nhiệt lượng
thu vào
Nhiệt độ bằng nhau
Truyền nhiệt

T.29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT


I - Nguyên lí truyền nhiệt:
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
Q
toả ra
Q
thu vào
Nhiệt lượng toả ra cũng
tính bằng công thức :
Em hãy nhắc lại công
thức tính nhiệt lượng mà
vật thu vào ?
Q
thu vào
= m .C .t
Q
toả ra
= m .C .t
Trong đó : t = t
1
- t
2
với t
1
là nhiệt độ đầu
t
2
là nhiệt độ cuối
Trong đó : t = t
2

- t
1
với t
1
là nhiệt độ đầu
t
2
là nhiệt độ cuối


1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn


2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại


3- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào

T.29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I - Nguyên lí truyền nhiệt:
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :
Q
toả ra
= Q
thu vào

Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100
o

C vào một cốc
nước ở 20
o
C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25
o
C.
Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Tóm tắt :
m
1
= 0,15 Kg
C
1
= 880 J/Kg.K
t
1
= 100
o
C
t = 25
o
C
C
2
= 4200 J/Kg.K
t
2
= 20
o
C

t = 25
o
C

m
2
= ? Kg
Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra khi nhiệt độ hạ từ 100
o
C
xuống 25
o
C là :
Giải
Q1 = m
1
.C
1
.( t
1
t )–
= 0,15. 880( 100 - 25 ) =
9900 (J)
N. lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20
o
C lên 25
o
C là :
Q
2

= m
2
.C
2
.( t t–
2
)
= m
2
. 4200( 25 20)–
N. lượng quả cầu tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào
m
2
. 4200( 25 20) = 9900 (J)–
Q
2
= Q
1
=>
)2025(4200
9900
−
m
2
=
=>
= 0,47Kg
Nªu c¸c bíc gi¶i bµi to¸n

T. 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT


I - Nguyên lí truyền nhiệt:
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
Q
toả ra
= Q
thu vào

Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100
o
C vào một cốc
nước ở 20
o
C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25
o
C.
Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra khi nhiệt độ hạ từ 100
o
C
xuống 25
o
C là :
Giải
Q1 = m
1
.C
1
.( t
1

t )–
= 0,15. 880( 100 - 25 ) =
9900 (J)
Q
2
= m
2
.C
2
.( t t–
2
)
= m
2
. 4200( 25 20)–
m
2
. 4200( 25 20) = 9900 (J)–
Q
2
= Q
1
=>
)2025(4200
9900
−
m
2
=
=>

= 0,47Kg
III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :
Nªu c¸c bíc gi¶i bµi to¸n
B1:
B1:
X¸c ®Þnh vËt to¶
X¸c ®Þnh vËt to¶
nhiƯt, vËt thu nhiƯt.
nhiƯt, vËt thu nhiƯt.
B2:
B2:
ViÕt biĨu thøc
ViÕt biĨu thøc
tÝnh nhiƯt lỵng to¶
tÝnh nhiƯt lỵng to¶
ra cđa vËt to¶ nhiƯt.
ra cđa vËt to¶ nhiƯt.
B3
B3
: ViÕt biĨu thøc
: ViÕt biĨu thøc
tÝnh nhiƯt lỵng thu
tÝnh nhiƯt lỵng thu
vµo cđa vËt thu
vµo cđa vËt thu
nhiƯt.
nhiƯt.
B4
B4
: ¸p dơng ph¬ng

: ¸p dơng ph¬ng
tr×nh c©n b»ng nhiƯt
tr×nh c©n b»ng nhiƯt
®Ĩ suy ra ®¹i lỵng
®Ĩ suy ra ®¹i lỵng
cÇn t×m.
cÇn t×m.
Lu ý
Lu ý
:
:


Khi cã 2 vËt trao ®ỉi nhiƯt víi nhau vµ t lµ nhiƯt ®é chung
Khi cã 2 vËt trao ®ỉi nhiƯt víi nhau vµ t lµ nhiƯt ®é chung
cđa 2 vËt khi x¶y ra c©n b»ng nhiƯt th× ph"¬ng tr×nh c©n b»ng
cđa 2 vËt khi x¶y ra c©n b»ng nhiƯt th× ph"¬ng tr×nh c©n b»ng
nhiƯt cã thĨ ®"ỵc viÕt nh" sau:
nhiƯt cã thĨ ®"ỵc viÕt nh" sau:
m
m
1
1
.c
.c
1
1
.( t
.( t
1

1
– t
– t


) = m
) = m
2
2
. c
. c
2
2
.( t – t
.( t – t
2
2
)
)

T. 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I - Nguyên lí truyền nhiệt:
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
Q
toả ra
= Q
thu vào

III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :

IV - VËn dơng
C
1
: 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 trò của nhiệt độ tính được. Giải
thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được
Giải
Tóm tắt câu a:
m
1
= 200g = 0,2Kg ; C = 4200J/Kg.K t = ?
o
C
t
1
= 100
o
C ; t
2
= nhiệt độ phòng (25
o
C)
m
2
= 300g = 0,3Kg
Nhiệt lượng mà 200g nước sôi tỏa ra :
Q
1
= m

1
.C.( t
1
- t

)
= 84000 – 840t
= 0,2 . 4200 . (100 – t )
= 840.( 100 – t )
Nhiệt lượng mà 300g nước ở nhiệt độ trong phòng thu vào :
= 1260(t – 25) = 1260 t - 31500
Q
2
= m
2
.C.( t –t
2
)
= 0,3.4200. ( t – 25 )
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có :

Q
1
= Q
2
 84000 – 840t = 1260 t - 31500
 84000+ 31500 = 1260 t + 840t

115500 = 2100t


t =115500:2100

t = 55oC
ĐS :
t = 55oC

IV - Vận dụng:
T. 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I - Nguyên lí truyền nhiệt:
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :
C2. Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước . Miếng đồng
nguội đi từ 80
0
C xuống 20
0
C. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao
nhiêu và nóng lên bao nhiêu độ ?
C2 : Tóm tắt:
Đồng(toả) Nước (thu)
m
1
= 0,5kg m
2
=500g =0,5kg
t
1
= 80
0

C c
2
= 4200J/kg.K
t
2
= 20
0
C
c
1
=380J/Kg.K

Q
2
= ?  t
2
= ?
Giải
Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra
Q
1
= m
1
C
1
( t
1
– t ) = 0,5.380.( 80 – 20 )
= 11400(J)
m

2
.C
2.
 t = 11400(J)
0,5.4200.  t = 11400

t = 5,43
o
C
Nhiệt lượng nước thu vào: Q
2
= m
2
.C
2.
t
Theo phương trình cân bằng nhiệt: Q
2
= Q
1
ĐS : Q2 = 11400 J và nước nóng thêm 5,43oC

C3. Để xác đònh nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng
kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 13
0
C một miếng kim loại có khối lượng 400g được
nung nóng tới 100
0
C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 20
0

C. 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 4190J/kg.K
C
3
: Tóm tắt:
Kim loại(toả) Nước (thu)
m
1
= 400g m
2
=500g
= 0,4kg =0,5kg
t
1
= 100
0
C t’
1
= 13
0
C
t2 = 20
0
C t
2
= 20
0
C
c

2
=
4190J/kg.K

c
1
= ? tên?
IV - Vận dụng:
T. 29: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I - Nguyên lí truyền nhiệt:
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :
Nhiệt lượng miếng kim lo¹i tỏa ra
Q
1
= m
1
C
1
( t
1
– t ) = 0,4.C
1
.( 100 – 20 )
Nhiệt lượng nước thu vào: Q
2
= m
2
.C

2.
t
= 0,5 . 4190 . ( 20 – 13 ) = 14665 (J )
Theo phương trình cân bằng nhiệt: Q
2
= Q
1
0,4.C
1.
80 = 14665(J)
C
1
= 14665 : 32 = 458,281
460C
1
≈
J/ kg ®é
Kim lo¹i ®ã lµ ThÐp




Củng cố :
Củng cố :

Hãy nêu nguyên lí truyền nhiệt ?
Hãy nêu nguyên lí truyền nhiệt ?
•
Phương trình cân bằng nhiệt được viết như thế nào ?
•

Hãy nêu cách giải bài tập dùng: PT- CBN?





1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn
1- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn





2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng
2-Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng
lại
lại





3- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào
3- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào
Q
tỏa
= Q
thu
Bước 1 : Đọc kó đề
Bước 2 : Phân tích đề tìm ra hướng giải

_ Tìm xem có bao nhiêu vật trao đổi nhiệt với nhau, vật nào thu nhiệt, vật nào toả nhiệt?
_ Nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của từng vật là bao nhiêu?
_ Nhiệt độ khi cân bằng là bao nhiêu? ( nhiệt độ hỗn hợp t)
Bước 3: Tóm tắt đề: bằng kí hiệu và đổi đơn vò cho phù hợp
Bước 4: Giải theo dữ kiện đã tóm tắt
Bước 5: Kiểm tra kết quả và ghi đáp số

Cho ba vật giống hệt nhau:
Vật A có nhiệt độ: 100

0
C
Vật B có nhiệt độ: 0

0
C
Vật C có nhiệt độ: 0

0
C

Theo nguyên lí truyền nhiệt, các em hãy tìm
cách cho chúng tiếp xúc nhau sao cho kết quả
cuối cùng mà vật B & vật C lại có nhiệt độ cao
hơn vật A?

Chúc các em thành công.

Về nhà:
•

§äc phÇn “cã thĨ em ch>a biÕt,,
•
* Học bài
•
* Làm bài tập C
3
SGK trang 89 và làm BT 25.1 đến
25.7 trong sách bài tập vật lý 8
•
Tìm hiểu trước các câu hỏi sau :
1/- Nhiên liệu là gì ?
2/- Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu có ý
nghóa gì ?