Chuyên đề bài tập nhiệt

1
CHUYÊN ĐỀ :
Hướng dẫn học sinh giỏi lớp 9
giải bài tập nhiệt học


2
Nội dung :
I. Cơ sở thực hiện :
II. Mục đích :
III. Một số giải pháp thực hiện
IV. Ý kiến thảo luận đóng góp cho
chuyên đề


3
1.Sỏch giỏo khoa vt lớ 6,8 khụng cp n cụng thc tớnh nhit lng
1.Sỏch giỏo khoa vt lớ 6,8 khụng cp n cụng thc tớnh nhit lng
dnh cho qu
dnh cho qu
ỏ
ỏ
trỡnh chuyn th vt cht
trỡnh chuyn th vt cht
2.Cỏc hin tng nhit trong thc t l rt ph bin
(song khi lm thớ nghim hoc quan sỏt trong thc t thỡ cỏc em ch quan sỏt c mt
phn rt nh trong s cỏc hin tng nhit din ra trong bn thõn vt m khụng th
dựng tay kim tra s thay i nhit ca cỏc vt )
3.Bi toỏn v nhiệt lượng trong thực tế thường gắn liền với các quá

trình chuyển hóa từ nhiệt năng sang cơ năng, từ điện năng sang nhiệt
năng
(Đây là các bài toán hay song đòi hỏi các em phải có đầu óc tổng hợp tốt , khái quát khá
cao mới không bị lung tỳng trước những bài tập lạ (ít gặp trong các bài toán mẫu)
I.C s thc hin :
I.C s thc hin :
( Trong khi cỏc bi thi hc sinh gii vt lớ lp 9 thỡ cỏc kin thc ny vn cú v chim
mt khong kin thc nht nh trong bi thi cng nh kin thc cn cú cỏc em )
4.Cỏc bi tp nhit hc (thng gm rt nhiu quỏ trỡnh vt lớ) Cn phi lp
nhiu phng trỡnh vi cỏc s liu va l li to nờn khi vit s din t cỏc quỏ trỡnh vt lớ
ca vt hoc vit cỏc phng trỡnh trao i nhit thỡ cỏc em hay b nhm ln gia i lng
ny b thay vo cho vt kia dn n sai lch kt qu v mt im ..


4
II.Mục đích:
Từ các kiến thức bổ sung, các bài tập cơ bản và nâng cao, cùng một số kinh
nghiệm giảng dạy thực tế nhằm giúp các em HS:
1.Tiếp thu kiến thức nhiệt học một cách hoàn chỉnh hơn.
2.Hiểu rõ, liên hệ và giải thích các hiên tượng nhiệt học trong thực tế
chính xác,chủ động hơn.
3.Tiếp cận các quá trình biến đổi nhiệt học trong thực tế một cách chủ
động hơn, dễ dàng hơn qua việc áp dụng kiến thức vật lí ,giải các bài
tập cơ bản và nâng cao từ đó các em có được hành trang tốt nhất về kiến
thức vật lí đáp ứng nhu cầu hiện nay của ngành giáo dục cung như của
toàn xã hội.


5
Từ sự nở vì nhiệt của các chất (môn vật lí 6):Các chất nóng lên thì nở ra, lạnh đi thì co lại,

tôi giúp các em liên hệ đến các bài toán về sự thay đổi khối lượng riêng (bao gồm cả các
chất có sự nở đặc biệt giúp các em giải được nhiều bài toán có nội dung thực tế).
a)Ví dụ 1
*Mức độ 1:
Một miếng nước đá sẽ nổi hay chìm khi được thả vào một cốc nước ở thể lỏng ? Tại sao ?
Học sinh dễ dàng trả lời là nước đá sẽ nổi, song để giải thích được tại sao thì có lẽ không phải em nào
cũng có khả năng lập luận chính xác.
H ỏi: Nước là chất có sự nở vì nhiệt như thế nào ?
Em có dự đoán gì về khối lượng riêng của nước đá so với nước ở thể lỏng?
III. Một số giải pháp
1.Từ các kiến thức cũ có liên quan, gây hứng thú có tình huống giúp các em
chú ý để bắc cầu cho việc tiếp nhận kiến thức mới


6
* M ức độ 2(sự nở vì nhiệt dạng định lượng)
Một bình hình trụ códiện tích đáy là 10cm
2
chứa 150cm
3
nước ở thể lỏng ở 20
0
C,
nếu thả vào bình một miếng nước đá có dạng hộp lập phương thể tích 8cm3
thì thấy nước trong bình dâng lên một độ cao h nào đó so với ban đầu
Hỏi : a)Tìm chiều cao mực nước dâng thêm khi đó?
b) Khi miếng nước đá tan hết thì mực nước trong bình thay đổi như thế nào ?
(Cho Dnước đá = 900kg/m
3
; Dnước = 1000kg/m

3
)
* Kiến thức
a) +Nước là chất nở đặc biệt (từ 0 đến 4
0
C nước co lại,dưới 0
0
C nước nở ra nên khối
lượng riêng giảm )
+Khi thả nước đá vào nước trong cốc thì nước đá không chìm hoàn toàn
mà có một phần nhô lên khỏi mặt nước trong cốc, V được tính theo công thức lực đẩy ác si
mét F
A
= d
nước
.V
phần chìm
( F
A
= P n ư ớc đá )
* Định hướng :Khi miếng nước đá nằm cân bằng trên mặt thoáng thì có những lực nào tác
dụng lên nó theo phương thẳng đứng ?
Quan hệ độ lớn của hai lực đó ?
Chiều cao phần nước dâng lên (chính bằng thể tích phần chìm của miếng nước đá chia cho diện
tích .S của đáy bình
H dâng = Vphần chìm : S đáy
Phát triển bài toán 1


7

b) Khi nước đá tan hết thì mực nước trong bình không hề dâng lên thêm do khi đó nước đá bị
giảm thể tích do tăng khối lượng riêng để co lại
( Giáo viên có thể yêu cầu HS tính toán cụ thể trọng lượng miểng nước đá từ đó so sánh thể tích của
miếng nươc đá với cùng trọng lượng nước ở thể lỏng tương ứng ) giúp các em thấy rõ tại sao lại như
vậy .
Hoặc hỏi HS: Khi tan thành nước ở thể lỏng , thể tích của miếng nước đá sẽ tăng hay giảm ?
Giảm đi bao nhiêu so với ban đầu ? T ại sao ?


8
b)Ví dụ 2: Bài toán về sự chuyển thể của các chất
lớp 6:
Mức độ 1: ( Củng cố đặc điểm sự chuyển thể qua đồ
thị , đi đến công thức định lượng )
Cho đồ thị (h.vẽ)Nêu tên các quá trình chuyển thể
của chất ?
Nêu đặc điểm về sự chuyển thể của các chất ?
Tại sao vẫn tiếp tục cung cấp nhiệt mà nhiệt độ của
vật không thay đổi ? Vậy nhiệt lượng đó để làm gì ?
( Khi chuyển thể, các chất chỉ thu hoặc toả nhiệt để
chuyển thể nhưng nhiệt độ không hề thay đổi )
Mức độ 2: (Dành cho học sinh lớp 8,9)
Làm thế nào tính được nhiệt lượng cần cung cấp
cho qúa trình chuyển thể của vật ?
GVcung cấp thêm công thức về sự chuyển thể cho HS và lưu ý các em:
Trong công thức tính nhiệt lượng cho sự chuy ển thể không có mặt nhiệt độ do lúc chuyển thể thì nhiệt
độ của vật không thay đổi )
Q thu nóng chảy = λ.m
Q thu hoá hơi = L . m

100
0

t
0

t0
0


9
Mức độ 3: (Kết hợp các bài toàn đã học ở cả lớp 6 v à 8 để liên kết kiến thức với mức độ cao
dần)
H:Viết công thức tính nhiệt lượng cần cung cấp cho một vật thu vào để
nóng lên ?


Nếu hiệu suất sử dụng nhiệt là 100% (bỏ qua hao phí) thì phương trình
cân bằng nhiệt sẽ được thực hiện như thế nào?
(Tương tự với trường hợp hiệu suất H<1)

H = Qi / Q toàn phần
Q thu = C.m t
0

Khi trao đổi nhiệt, sự truyềnnhiệt giữa các vật trong hệ có đặc điểm gì ?
Quan hệ giữa nhiệt lượng do vật nóng toả ra có quan hệ thế nào với nhiệt
lượng vật lạnh thu vào ?
Q tỏa = Q thu

10
2. Phân dạng bài toán: Giúp học sinh nắm vững cách giải các loại bài
từ đó có kỹ năng nhận dạng bài toán và các mẹo vặt để giải nhanh mỗi bài toán đó.
a)Dạng 1:(Bài toán đơn thuần chỉ gồm các quá trình nhiệt )
*Mức độ 1: Bài toán về công thức tính nhiệt lượng cần cho vật thay đổi nhiệt độ
và phương trình cân bằng nhiệt.
Ban đầu việc phân tích đầu bài, vẽ, sử dụng sơ đồ nhiệt của các em còn yếu nên tôi thường hướng dẫn các
em làm quen với các bài toán đơn giản như:
“Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho một ấm nhôm nặng 0,5kg chứa 2kg nước từ 20
0
C đến khi
sôi”
(Biết Cnhôm = 880J/KgK; Cnc = 4.200 J/KgK)
Để giải được bài này, các em cần vẽ được sơ đồ nhiệt (giáo viên cần lưu ý hướng dẫn các em viết
công thức tính nhiệt lượng thu vào (tỏa ra của từng vật) bằng cách cho chỉ số riêng với từng vật tránh
nhầm lẫn từ vật này sang vật kia bằng sơ đồ truyền nhiệt.


11
Ấm nhôm Mnhôm = 0,5kg
Cnh«m = 880 J/KgK
Qthu 1
Qthu 2
t
0
1 = 20
0
C
t2 = 100

0
C
Vật thu nhiệt
Nước: M nước = 2kg
Cnước = 4200J/kgK
Như vậy, khi nhìn sơ đồ không thể nhầm lẫn hoặc quên đại lượng nào trong công thức:
Từ sơ đồ, học sinh đã biết được:
Qthunc cần để tăng t
0
từ 20 -> 100
0
C là: Qthu nc = mnc. Cnc ( t
0
2 - t
0
1)
Qthu ấm cần để tăng t
0
từ 20 -> 100
0
C là: Qthu¸m = mnc. Cnh.Cnh ( t
0
2 - t
0
1)
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là: Qthu = Qấm + Qnc


12
Mức độ 2: “Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho một ấm nhôm nặng 0,5kg chứa 2kg nước

từ 20
0
C đến khi sôi”
(Biết Cnhôm = 880J/KgK; Cnc = 4.200 J/KgK)
Để đun sôi nước trong ấm người ta dùng bếp dầu, tính lượng dầu cần dùng
(bỏ qua mất mát nhiệt).
Lúc này việc vẽ sơ đồ nhiệt của các em được nâng cao thêm một bước qua việc đưa phương trình
cân bằng nhiệt vào bài toán lý tưởng về hiệu suất
Có thể phát triển từ bài toán trên thành bài tổng hợp, kết hợp công thức năng suất tỏa nhiệt
của nhiên liệu :
N c: Mu’c = 2kgướ
Cnh«m = 4.200J/KgK
t
0
1 = 20
0
C
Ấm nhôm Mnhôm = 0,5kg
Cnh«m = 880 J/KgK
Qthu 2
t
0
1 nước = 20
0
C
Q thu1
Vật thu nhiệt t2 = 100
0
C
Q dầu toả

Mdầu = ?


13
Từ sơ đồ, học sinh đã biết được:
Qthunc cần để tăng t
0
từ 20 -> 100
0
C là: Qthu nc = mnc. Cnc ( t
0
2 - t
0
1)
Qthu ấm cần để tăng t
0
từ 20 -> 100
0
C là: Qthu¸m = mnh. Cnh. ( t
0
2 - t
0
1)
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là: Qthu = Qấm + Qnc
Từ bài toán trên tôi có thể phát triển thành bài tổng hợp kết hợp công thức năng suất
tỏa nhiệt của nhiên liệu
Để thấy mối liên kết giữa vật tỏa và thu nhiệt giáo viên chỉ cần hỏi nếu bỏ
qua mất mát nhiệt thì nhiệt lượng do dầu tỏa ra liên hệ như thế nào với
nhiệt lượng nước và ấm thu vào.
Từ đó học sinh sẽ sử dụng được phương trình cân bằng nhiệt

Qdàu tỏa = Qthu nc + Q thu ấm
=> mdầu = ………………