chuyên đề nhiệt

BỒI DƯỠNG HS GIỎI VẬT LÝ 8
CHUYÊN ĐỀ NÂNG CAO PHẦN NHIỆT HỌC THCS
KIẾN THỨC CƠ BẢN:
- Ơ điều kiện thường, vật chất tồn tại ở ba trạng thái: rắn – lỏng – khí.
- Vật chất có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái.
- Muốn vật chất thay đổi trạng thái, ta phải làm tăng hoặc giảm nhiệt năng của vật.
- Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên mà chưa chuyển thể được tính bởi công thức:
Q = m.c.
∆
t = m.c (t
2
- t
1
)
- Đa số các chất chỉ chuyển thể khi đạt đến một nhiệt độ xác định gọi là nhiệt chuyển thể. Trong
suốt qúa trình chuyển thể, nhiệt độ của khối chất không thay đổi.
- Nhiệt lượng vật cần thu vào (toả ra) để chuyển thể ở nhiệt độ chuyển thể được tính bởi công thức:
Q = m.λ
- Nhiệt lượng có thể được truyền qua ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu hoặc bức xạ nhiệt.
- Nhiệt lượng luôn được truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn cho đến khi hai vật có nhiệt độ bằng
nhau.
CHỦ ĐỀ 1: BÀI TẬP SỬ DỤNG PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT.
- Nhiệt lượng toả ra bằng với nhiệt lượng thu vào: Q
toả
= Q
thu
- Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn m (kg) nhiên liệu: Q = q . m (J)
CHỦ ĐỀ 2: BÀI TẬP VỀ HIỆU SUẤT.
Dạng 1: Tính hiệu suất của động cơ ôtô biết ôtô chạy được quãng đường s (km) với lực kéo trung bình là
F (N) tiêu thụ hết m (kg) xăng.
- công thức:

Q
A
H
=
.
 Cách giải:
 Trước hết tính công mà ôtô thực hiện được: A = F . s (J)
 Tính nhiệt lượng do xăng bị đốt cháy tỏa ra: Q = q . m
 Từ đó tính được hiệu suất của ôtô:
Q
A
H
=
Dạng 2: Bếp dầu đun nóng m (kg) nước tiêu thụ hết m’ (kg) dầu. Tính hiệu suất
BÀI TẬP VẬN DỤNG
GV: Trịnh Công Biên 1
BỒI DƯỠNG HS GIỎI VẬT LÝ 8
1. Một thỏi đồng có khối lượng 3.5 kg và nhiệt độ là 260
0
C .sau khi nó toả ra một nhiệt lượng 250
KJ thì nhiệt độ của nó là bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kgK.
2. Một cái bình bằng đồng có khối lượng 120g,chứa 800g nước ở nhiệt độ 18
0
C, người ta thả vào
bình một thỏi chì có khối lượng 450g ở nhiệt độ 95
0
C tính nhiệt độ của thỏi chì, nước, và bình khi
cân bằng nhiệt.cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kgk của đồng 380J/kg.k, của chì
130J/kgk
3. Cần cung cấp một nhiệt lượng bao nhiêu để đun sôi 5 lít nước ở 20

o
C, biết ấm đựng nước làm
bằng nhôm có khối lượng là 200g. Xét hai trường hợp:
a. Bỏ qua nhiệt lượng do môi trường hấp thụ.
b. Môi trường ngoài hấp thụ một lượng nhiệt bằng 1/10 nhiệt lượng mà ấm thu được.
4. Một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước ở 25
o
C. Muốn đun sôi lượng nước
đó trong 20 phút thì ấm phải có công suất là bao nhiêu? Biết rằng nhiệt dung riêng của nước là C
= 4200J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nhôm là C
1
= 880J/kg.K và 30% nhiệt lượng toả ra môi
trường xung quanh.
5. Một lượng nhiệt kế bằng nhôm có khối lượng m
1
=100g chứa m
2
=400g nước ở nhiệt độ t
1
=10
o
C.
Người ta thả vào nhiệt lượng kế một thỏi hợp kim nhôm và thiếc có khối lượng m
3
=200g ở nhiệt
độ t
2
=120
o
C, nhiệt độ cân bằng của hệ thống là 15

o
C. Tính khối lượng nhôm có trong hợp kim
biết: Cnhôm = 900 J/kgK, Cnước = 4200 J/kgK, Cthiếc = 230 J/kgK.
6. Một nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng 0,1kg, chứa 1 lít nước ở 10
o
C. Người ta thả vào đó
một hợp kim nhôm và đồng có khối lượng 0,5kg ở 150
o
C thì nhiệt độ cuối cùng là 19
o
C. Tính
khối lượng nhôm và đồng trong hợp kim.
7. Một ấm điện loại 220V-880W được mắc vào hiệu điện thế U=220V đề đun sôi 1.5 lít nước từ
nhiệt độ ban đầu 20
0
C .hiệu suất của ấm là 95%.
a. Tính thời gian đun sôi nước biết nhiệt dung riêng của nước là C=4200J/Kg.K
b. Mỗi ngày đun sôi 3lít nước bằng ấm nói trêntrong 30 ngày phải trả bao nhiêu tiền cho việc
đun nước này?cho biết giá điện là 700đ/Kw.h
8. Có hai bình cách nhiệt: bình thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ t
1
= 60
0
C, bình thứ hai chứa 1 lít
nước ở nhiệt độ t
2
= 20
0
C. Đầu tiên rót một lượng nước m từ bình thứ nhất sang bình thứ hai. Sau
khi trong bình thứ hai đã đạt cân bằng nhiệt, lại rót từ bình thứ hai sang bình thứ nhất một lượng

nước m. Khi đạt cân bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong bình thứ nhất là t
1
= 59
0
C. Cho khối lượng
riêng của nước D = 1000 kg/m
3
, bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của các bình và môi trường.
a. Hỏi nhiệt độ sau khi cân bằng nhiệt lần đầu?
b. Tính m.
9. Một bình nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng m=150 (g) chứa m
1
=350 (g) nước ở nhiệt độ
t=25
o
C.
GV: Trịnh Công Biên 2
BỒI DƯỠNG HS GIỎI VẬT LÝ 8
a. Thêm vào bình một khối lượng nước là m
2
ở nhiệt độ t
1
= 7
o
C. Khi cân bằng nhiệt ta thấy nhiệt
độ của nước trong bình là t
2
=10
o
C. Tính m

2
b. Sau đó thả vào bình một lượng nước đá có khối lượng là m
3
ở nhiệt độ t
3
= -10
o
C. Khi cân
bằng nhiệt ta thấy trong bình còn lại 200 g nước đá chưa tan. Tính m
3
? (Biết nhiệt dung riêng
của nhôm là C =880 (J/kg.K), của nước là C1=4200 (J/kg.K), của nước đá là C3=2100
(J/kg.K), nhiệt độ nóng chảy của nước đá là =340 000 J/kg. Bỏ qua sự chao đổi nhiệt với môi
trường).
10. Người ta đổ m
2
= 200 gam nước nóng ở nhiệt độ t
2
= 100
0
c vào một cái ống thuỷ tinh khối lượng
m
1
= 120 gam và ở nhiệt độ t
1
= 20
0
C .Sau thời gian t = 5 phút nhiệt độ của cốc và nước trở thành
t
3

= 40
0
C . Giả sử sự hao phí nhiệt toả ra đều đặn . Hãy tìm nhiệt lượng hao phí (do toả ra môi
trường) trong mỗi giây. Cho biết nhiệt dung riêng của thuỷ tinh c = 480 J/Kg độ .
11.Một bếp dầu hoả có hiệu suất 30%.
a. Tính nhiệt lượng toàn phần mà bếp toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 30g dầu hoả?
b. Với lượng dầu hoả nói trên có thể đun được bao nhiêu lít nước từ 30
0
C đến 100
0
C. Biết năng
suất toả nhiệt của dầu hoả là 44.10
6
J/kg , nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K.
12. Một bình bằng đồng có khối lượng 800g có chứa 1kg nước ở nhiệt độ 40
0
C. Thả vào đó một thỏi
nước đá ở nhiệt độ -10
0
C. Khi có cân bằng nhiệt thấy còn sót lại 200g nước đá chưa tan. Hãy xác
định khối lượng thỏi nước đá thả vào bình. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/ kg.K, của
đồng là 380J/ kg.K, của nước đá là 1800 J/ kg.K, nhiệt lượng để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg
nước đá ở 00C là 3,4.10
5
J. Sự toả nhiệt ra môi trường chiếm 5%.
13. (lớp 10 chuyên) Xác định nhiệt độ của hỗn hợp nước "3 sôi, 2 lạnh" sau khi có sự cân bằng nhiệt?
Biết nhiệt độ ban đầu của nước sôi là 100
0
C và của nước lạnh là 20
0

C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt
với bình và môi trường.
14. (cấp quận) Người ta thả một chai sữa của trẻ em vào phích đựng nước ở nhiệt độ t = 40
0
C. Sau khi
đạt cân bằng nhiệt, chai sữa nóng tới nhiệt độ t
1
= 36
0
C, người ta lấy chai sữa này ra và tiếp tục
thả vào phích một chai sữa khác giống như chai sữa trên. Hỏi chai sữa này khi cân bằng sẽ được
làm nóng tới nhiệt độ nào? Biết rằng trước khi thả vào phích, các chai sữa đều có nhiệt độ t
0
=18
0
C.
15. Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m
2
= 300g thì sau thời gian
t
1
= 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu
nước sôi? (Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là c
1
= 4200J/kg.K ; c
2
= 880J/kg.K.
Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn
16. Trong một bình đậy kín có một cục nươớc đá khối lơợng M = 0,1 kg nổi trên mặt nước, trong cục
đá có một viên chì khối lơượng m = 5 g. Hỏi phải tốn một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để cục chì

bắt đầu chìm xuống nước? (Cho khối lượng riêng của chì bằng 11,3 g/cm
3
, của nước đá bằng 0,9
g/cm
3
nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.10
5
J/kg). Nhiệt độ nước trong bình là 0
o
C ?
17. Có hai bình cách nhiệt. Bình thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ t
1
= 60
0
C, bình thứ hai chứa 1 lít
nước ở nhiệt độ t
2
= 20
0
C. Đầu tiên, rót một phần nơước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai, sau đó
khi trong bình thứ hai đã cân bằng nhiệt người ta lại rót trở lại từ bình thứ hai sang bình thứ nhất
một lượng nước để trong hai bình lại có dung tích nước bằng lúc ban đầu. Sau các thao tác đó
GV: Trịnh Công Biên 3
BI DNG HS GII VT Lí 8
nhit nc trong bỡnh th nht l t
1
=59
0
C. Hi ó rút bao nhiờu nc t bỡnh th nht sang
bỡnh th hai v ngc li ?

18. Ngi ta cho vũi nc núng 70
0
C v vũi nc lnh 10
0
C ng thi chy vo b ó cú sn 100kg
nc nhit 60
0
C. Hi phi m hai vũi trong bao lõu thỡ thu c nc cú nhit 45
0
C. Cho
bit lu lng ca mi vũi l 20kg/phỳt.
19. Mt bp in c s dng hiu in th 220V thỡ dũng in chy qua bp cú cng 3A.
Dựng bp ny un sụi c 2 lớt nc t nhit ban u 20
0
C trong thi gian 20 phỳt. Tớnh hiu
sut ca bp in, bit nhit dung riờng ca nc c = 4200J/kg.K.
Bài 1: Bỏ miếng kim loại có nhiệt độ 20
o
C vào một lợng chất lỏng ở nhiệt độ 100
o
C thì khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ cuối
cùng của chúng là 90
o
C.
Sau đó lấy miếng kim loại ra khỏi chất lỏng, cho nó hạ xuống 30
o
C rồi bỏ trở lại vào chất lỏng trên( nhiệt độ chất lỏng
vấn còn 90
o
C). Hỏi đến khi có cân bằng nhiệt mới thì nhiệt độ của chúng là bao nhiêu? Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trờng

xung quanh của chất lỏng.
(Đề thi HSG Tỉnh Nghệ An năm học 2005-2006)
Bài 2: Có hai thùng nớc ở nhiệt độ t
1
và t
2
.
a. Phải pha trộn chúng theo tỉ lệ nào để đợc một hỗn hợp có nhiệt độ t = ( t
1
+ t
2
)/4
b. Nếu t
2
/ t
1
= 3,4 thì tỉ lệ đó là bao nhiêu? Bỏ qua sự hao phí nhiệt.
(Đề thi tuyển sinh vào lớp 10 chuyên lý ĐHKHTN- ĐHQG Hà Nội)
Bài 3: Cho hai bình A và B chứa cùng một khối lợng nớc M. Nhiệt độ của nớc trong bình A là 20
o
C, trong bình B là 80
o
C.
Múc một ca nớc đổ từ bình B sang bình A thì sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nớc trong bình A là 24
o
C.
a. Sau đó múc một ca nớc đổ từ bình A sang bình B thì sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nớc trong bình B là bao nhiêu?
b. Nếu tiếp theo lại múc một ca nớc đổ từ bình B sang bình A thì sau khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nớc trong bình A
là bao nhiêu?
Cho biết các ca nớc có cùng khối lợng nớc. Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của ca, của bình chứa và mất mát nhiệt ra ngoài

môi trờng.
(Đề thi tuyển sinh vào lớp 10 chuyên lý ĐHKHTN- ĐHQG Hà Nội)
Bài 4: Một bếp điện đun một ấm đựng 500g chất lỏng ở 12
o
C. Nếu đun trong 2 phút, nhiệt đọ chất lỏg tăng lên đến 23
o
C.
Nếu lợgn chất lỏng là 1kg thì đun trong 2 phút nhiệt độ của chất lỏng chỉ tăng lên đến 18
o
C. Nều lợng chất lỏng là 1,7kg
thì đun trong bao lâu chất lỏng mới đạt 100
o
C(Nhiệt độ của ấm đun và chất lỏng khi bắt đầu đun vẫn là 12
o
C)
(Đề hti HSG huyện Nghi lộc năm học 2005-2006)
Bài 5: Một bếp dầu đun 1lít nớc đựng trong ấm bằng nhôm khối m
2
= 300g thì sau thì gian t
1
= 10phút thì nớc sôi. Nếu
dùng bếp và ấm trên để đun 2lít nớc trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nớc sôi. Cho biết nhiệt dung riêng của nớc và
nhôm lần lợt là C
1
= 4200J/kg. K; C
2
= 880J/kg.K. Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn.
Bài 6: Một vật đợc nung nóng tới 120
o
C và thả vào một bình nớc. Khi đó nớc trong bình tăng nhiệt độ từ 20

o
C đến 40
o
C.
Nhiệt độ trong bình sẽ tăng đến bao nhiêu nếu thả thêm vào bình một vật nh vậy nhng đợc nung nóng tới 100
o
C. Bỏ qua sự
trao đổi nhiệt với môi trờng ngoài.
GV: Trnh Cụng Biờn 4
BI DNG HS GII VT Lí 8
(Đề thi vào trờng THPT chuyên Phan Bội Châu năm học 2008-2009)
Bài 7: Một nhiệt lợng kế bằng nhôm khối lợng m, đựng m
1
= 100g nớc ở nhiệt độ t
1
= 22
o
C. Ngời đổ thêm vào nhiệt lợng
kế một lợng nớc có khối lợng m
2
= m
1
ở nhiệt đọ t
2
= 11
o
C thì khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của cả hệ thống là t
3
=18
o

C.
a. Tìm khối lợng m của nhiệt lợng kế?
b. Ngời ta bỏ tiếp vào nhiệt lợng kế một thỏi hợp kim nhôm đồng có khối lợng M = 370g ở nhiệt độ t
4
= 54
o
C. Khi cân
bằng nhiệt, nhiệt độ của cả hệ thống là t
5
= 24
o
C. Tìm khối lợng của nhôm và đồng có trong thỏi hợp kim? Biết nhiệt dung
riêng của nhôm nớc và đồng lần lợt là C
1
= 4200J/kg. K; C
2
= 900J/kg.K; C
3
= 390J/kg.K.
Coi nhiệt lợng kế cách nhiệt hoàn toàn với môi trờng bên ngoài.
Bài 8: a. Có ba phích đựng nớc: phích một chứa 300g nớc ở nhiệt độ t
1
= 40
o
C, phích hai chứa nớc ở nhiệt độ t
2
= 80
o
C,
phích ba chứa nớc ở nhiệt độ t

3
= 20
o
C. Ngời ta rót nớc từ phích hai và phích ba vào phích một sao cho lợng nớc trong
phích một tăng gấp đôi và khi cân bằng nhiệt thì nhiệt độ trong phích một là t = 50
o
C. Tính lợng nớc đã rót từ mỗi phích?
b. Một miếng đồng ở nhiệt độ 0
o
C, thể tích V
o
, khối lợng riêng D
o
= 8900kg/m
3
. Tính nhiệt lợng cần cung cấp cho miếng
đồng để thể tích của nó tăng thêm 1cm
3
. Biết rằng cứ tăng thêm 1
o
C thì thể tích của miếng đồng tăng thêm 5.10
-5
thể tích
V
o
. Cho biết nhiệt dung riêng của đồng C = 400J/kg.độ.
(Đề thi tuyển sinh vào trờng THPT chuyên đại học Vinh năm 2007)
Bài 9: Một bếp điện công suất P = 1kW, đun lợng nớc có nhiệt độ ban đầu là 20
o
C. Sau 5 phút thì nhiệt độ tăng lên đến

45
o
C. Ngay sau đó bị mất điện trong 3 phút. Vì vậy nhiệt độ giảm xuống, khi còn 40
o
C bếp lại tiếp tục đun cho đến khi nớc
sôi. Xác định:
a. Khối lợng nớc cần đun?
b. Thời gian cần thiết từ khi bắt đầu đun cho tới khi nớc sôi?
Biết nhiệt lợng nớc tỏa ra môi trờng tỉ lệ thuậnn với thời gian; cho C
n
= 4200J/kg.độ.
(Đề thi HSG tỉnh năm 2007-2008)
Bài 10: Một bếp điện có ghi 220V - 968W đợc mắc vào nguồn U = 220V. Điện trở dây dẫn từ bếp điện đến nguồn là R
o
=
5.
a. Dùng bếp điện trong 15 phút đun đợc bao nhiêu kg nớc từ 20
o
C - 100
o
C. Biết hiệu suất của bếp điện là H = 80%, nhiệt
dung riêng của nớc là c = 4200J/kg. K, bỏ qua sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ.
b. Tính hiệu suất sử dụng điện trong mạch trên.
Bài 11: Bỏ miếng kim loại có nhiệt độ 20
o
C vào một lợng chất lỏng ở 100
o
C thì khi cân bằng nhiệt, thì nhiệt độ cuối cùng
của chúng là 90
o

C. Sau đó lấy miếng kim loại ra khỏi chất lỏng, cho nó hạ xuống 30
o
C rồi bỏ trở lại vào chất lỏng
trên(nhiệt độ của chất lỏng vẫn là 90
o
C). Hỏi đến khi có cân bằng nhiệt mới thì nhiệt độ của chúng là bao nhiêu? Bỏ qua sự
tỏa nhiệt ra môi trờng xung quanh của chất lỏng.
(Đề thi HSG tỉnh năm 2005-2006)
Bài 12: Đổ 1kg nớc ở 80
o
C vào tecmôt chứa sẵn nớc. Sau khi đổ đợc 0,5kg nớc thì nhiệt độ trong tecmôt là 50
o
C, khi đổ
hết thì nhiệt độ trong tecmốt là 60
o
C. Tìm khối lợng nớc và nhiệt độ ban đầu trong tecmốt?
(Đề thi chọn lớp HSG huyện năm 2008)
GV: Trnh Cụng Biờn 5