Bài 25-Phương trình cân bằng nhiệt

Tiết 33: Bài 25 – PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

Kiểm tra bài cũ
Kiểm tra bài cũ
:
:
Hãy viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào khi
nóng lên, giải thích từng đại lượng, đơn vị có 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)
là nhiệt dung riêng ( J/kg.K )

Quan sát hình sau:
Giọt
nước sôi
Ca đựng
nước nóng
Ai đúng, ai sai?
Thái: 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?
Bình: Dễ quá! Nhiệt phải truyền từ vật
có nhiệt năng lớn hơn sang vật có
nhiệt năng nhỏ hơn, nghĩa là từ ca
nước sang giọt nước.
An: Không phải! Nhiệt phải truyền từ
vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có
nhiệt độ thấp hơn, nghĩa là từ giọt
nước sang ca nước.

TIẾT 30. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lí truyền nhiệt:

1- Nhiệt tự 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

Quan sát hình sau:
Giọt
nước sôi
Ca đựng
nước nóng
Ai đúng, ai sai?
Thái: 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?
Bình: Dễ quá! Nhiệt phải truyền từ vật
có nhiệt năng lớn hơn sang vật có
nhiệt năng nhỏ hơn, nghĩa là từ ca
nước sang giọt nước.
An: Không phải! Nhiệt phải truyền từ

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

TIẾT 30. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lí truyền nhiệt:

1- Nhiệt tự 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.

TIẾT 30. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG 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

III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
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
Q
1
= 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)
Nhiệt 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
Nêu các bước giải bài toán

III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
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
Q
1
= 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)
Nhiệt 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
B1

B1
:
:
Xác định vật toả
Xác định vật toả
nhiệt, vật thu nhiệt.
nhiệt, vật thu nhiệt.
B2
B2
:
:
Viết biểu thức
Viết biểu thức
tính nhiệt lượng toả
tính nhiệt lượng toả
ra của vật toả nhiệt.
ra của vật toả nhiệt.
B3
B3
: Viết biểu thức
: Viết biểu thức
tính nhiệt lượng
tính nhiệt lượng
thu vào của vật thu
thu vào của vật thu
nhiệt.
nhiệt.
B4
B4
:

:
Á
Á
p dụng
p dụng
phương trình cân
phương trình cân
bằng nhiệt để suy
bằng nhiệt để suy
ra đại lượng cần
ra đại lượng cần
tìm.
tìm.

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
trị của nhiệt độ tính được. Giải thích tại
sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt
độ đo được
Tóm tắt câu a:
c = 4200J/kg.K
m
1

= 200g = 0,2kg
m
2
= 300g = 0,3kg
t
1
= 100
o
C
t
2
= nhiệt độ phòng (25
o
C)

t = ?
o
C
Giải
Nhiệt lượng mà 200g nước
sôi tỏa ra là:
Q
1
= m
1
.c.(t
1
- t
2
)

= 0,2.c.(100 – t)
Nhiệt lượng mà 300g nước ở
nhiệt độ phòng thu vào là:
Q
2
= m
2
.c.(t – 25)
= 0,3.c.(t – 25)
Theo phương trình cân bằng
nhiệt, ta có:
Q
1
= Q
2

0,2.c.(100 – t) = 0,3.c.(t –25)
20 – 0,2t = 0,3t – 7,5
20 + 7,5 = 0,3t + 0,2t
27,5 = 0,5t
ĐS: t = 55
o
C

C
2
:
Người ta thả một miếng đồng khối

lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng
đồng nguội đi từ 80
o
C xuống 20
o
C. Hỏi
nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao
nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ?
Tóm tắt:
m
1
= 0,5kg
c
1
= 380J/kg.K
t
1
= 80
o
C
t

= 20
o
C
m
2
= 500g = 0,5kg

Q

2
= ? J
t
2
= ?
o
C
Giải
Nhiệt lượng mà nước nhận bằng nhiệt lượng mà
miếng đồng tỏa ra: Q
2
= Q
1
= m
1
c
1
(t
1
– t)
= 0,5.380.(80 – 20)
= 11400 J
Nước nóng thêm:
Q
2
= m
2
.c
2.
t

2
11400 = 0,5.4200. t
2

t
2
= 5,43
o
C
ĐS: Q
2
= 11400J và nước nóng thêm 5,43
o
C

C3. Để xác định 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: Theo phương trình
cân bằng nhiệt:

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
t
2
= 20
0
C t’
2
= 20
0
C
c
2
=4190 J/kg.K

c

1
= ? tên?
IV. Vận dụng:
Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra là:
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:
Q2 = Q1
0,4.c
1
80 = 14665(J)
c
1

= 14665 : 32 = 458,281 J/kg.K
460
1
≈c
J/kg. K
Kim loại đó là Thép
⇒
Giải

Củng cố:
•
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 tự 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
Q
tỏa
= Q
thu
 Bước 1: Đọc kĩ 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 vị cho phù hợp

 Bước 4: Giải theo dữ kiện đã tóm tắt
 Bước 5: Kiểm tra kết quả và ghi đáp số

Hướng dẫn về nhà:
DẶN DÒ:
- Học bài T bài 19 ừ  24.
- Làm bài tập C
3
, 25.1 – 25.5 trong SBT.
- Tiết sau “ôn tập”.