vận chuyển

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (205.32 KB, 16 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Tên đề tài: “Một số kỹ năng giải toán phần nhiệt học vật lý 8”

A. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong chương trình vật lý 8 nhiệt học là một trong những phần hết sức quan trọng .
Nhưng để học sinh nắm vững và giải tốt các bài tốn phần này thì đoi hỏi người giáo
viên phải biết vận dụng thành thạo, nhuần nhuyển các kiến thức về phần nhiệt học
cũng như vận dụng thành thạo phương trình cân bằng nhiệt để giải các bài tốn về
nhiệt học . Trong đề tài này tơi mạnh dạn đưa ra một số kỹ năng mà tôi đúc rút được
trong quá trình dạy học để giải các bài toán về nhiệt học hy vọng rằng các bạn đồng
nghiệp và các em học sinh có được một số kỹ năng khi giải các bài toán về nhiệt học
do thời gian không cho phép nên tôi chỉ trình bày một số dạng tốn cơ bản phục vụ
cho việc dạy đại trà và bồi dưỡng học sinh giỏi

Trong thực tế dạy học hiện nay, người giáo viên lên lớp không chỉ truyền đạt kiến
thức cơ bản cho học sinh mà cịn phát huy tính tích cực và tư duy sáng tạo để chiếm
lĩnh tri thức. Tuy nhiên bấy lâu nay chúng ta chỉ chú ý tới việc phát huy tính tích cực
và tư duy sáng tạo trong giải các bài tập chủ yếu là môn Tốn, mà khơng chú ý tới
mơn Vật lý, Hố học và các môn học khác.

Trên cơ sở tinh thần phát huy tính tích cực và tư duy sáng tạo trong giải tốn, dựa vào
những hoạt động trí tuệ chung như:

- Tương tự hoá
- Trừu tượng hoá
- Tổng quát hoá

- Khái quát hoá và đặc biệt hoá

Từ một bài tập cơ bản ban đầu ta có thể đề xuất cách giải và mở rộng, phát triển thành
nhiều dạng bài tập khác.

Qua nhiều năm giảng dạy và bồi dưỡng học sinh giỏi bộ mơn Vật lý 8, tơi có một số
kinh nghiệm khi giảng dạy phần nhiệt học, đặc biệt là dạng bài tập về nhiệt học
Một số kỹ năng giải toán phần nhiệt học vật lý 8

B.NỘI DUNG

+ Các bài toán về sự trao đổi nhiệt của hai chất và nhiều chất
 + Các bài tốn có sự chuyển thể của các chất

+ Các bài tốn có sự trao đổi nhiệt với mơi trường

+ Các bài tốn có liên quan đến cơng suất tỏa nhiệt của các vật tỏa nhiệt.
 + Các bài toán về sự trao đổi nhiệt qua thanh và qua các vách ngăn
 + các bài toán liên quan đến năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

+ các bài toán đồ thị biểu diễn sự tương quan giữa các đại lượng đặc trưng
Dạng 1. Tính nhiệt độ của một chất hoặc một hỗn hợp ban đầu khi cân bằng nhiệt

Bài 1. Người ta thả một thỏi đồng nặng 0, 4kg ở nhiệt độ 800c vào 0, 25kg nước ở

o
t =
180c. Hãy xác định nhiệt độ cân bằng. Cho c

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Giải . Gọi nhiệt độ khi cân bằng của hỗn hợp là t. Ta có phương trình cân bằng nhiệt
của hỗn hợp như sau

m1.c1.(80 t)m2.c2(t 18)

Thay số vào ta có t = 26,20C

Nhận xét. Đối với bài tập này thì đa số học sinh giải được nhưng qua bài tập này thì
giáo viên hướng dẫn học sinh làm đối với hỗn hợp 3 chất lỏng và tổng quát lên n chất
lỏng

Bài 2. Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng khơng có tác dụng hố học với nhau có khối
lượng lần lượt là: m1 1kg,m2 2kg,m3 3kg.Biết nhiệt dung riêng và nhiệt độ của

chúng lần lượt là c j kgk t c c j kgk t c c j kgk t 0c

3
3
0
2
2
0
1

1 2000 / , 10 , 4000 / , 10 , 3000 / , 50 .
Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng

Tương tự bài tốn trên ta tính ngay được nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng là t
t =
3
3
2
2
1
1

3
3
3
2
2
2
1
1
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
c
m
c
m
c
m
t
c
m
c
t
m

t
c
m





thay số vào ta có t = 20,50C

Từ đó ta có bài tốn tổng qt như sau

Bài 3. Một hỗn hợp gồm n chất lỏng có khối lượng lần lượt là m1,m2,...mnvà nhiệt

dung riêng của chúng lần lượt là c1,c2...cnvà nhiệt độ là t1,t2...tn. Được trộn

lẩn vào nhau. Tính nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt

Hồn tồn tương tự bài tốn trên ta có nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp khi cân bằng
nhiệt là
t =
n
n
n
n
n
c
m
c
m

c
m
c
m
c
t
m
t
c
m
c
t
m
t
c
m








...
.
.
.
...
.

.
.
.
.
.
3
3
2
2
1
1
3
3
3
2
2
2
1
1
1

Dạng 2. Biện luận các chất có tan hết hay khơng trong đó có nước đá

Đối với dạng tốn này học sinh hay nhầm lẫn nên giáo viên phải hướng dẫn hết sức tỷ
mỷ để học sinh thành thạo khi giải các bài tập sau đây là một số bài tập

Bài 4. Bỏ 100g nước đá ở t 0oC

1  vào 300g nước ở t C

o

20
2 

Nước đá có tan hết khơng? Nếu khơng hãy tính khối lượng đá cịn lại . Cho nhiệt độ
nóng chảy của nước đá là 3,4.105 j/kgk



 và nhiệt dung riêng của nước là

c = 4200j/kg.k

Nhận xét. Đối với bài tốn này thơng thường khi giải học sinh sẽ giải một cách đơn
giản vì khi tính chỉ việc so sánh nhiệt lượng của nước đá và của nước

Giải. Gọi nhiệt lượng của nước là Qttừ 200C về 00C và của nước đá tan hết là Q thu

ta có

t

Q = m2c2.(20 0)= 0,3.4200.20 =25200j


.
1
m

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Ta thấy Q thu > Qtoả nên nước đá không tan hết. Lượng nước đá chưa tan hết là


toa
thu Q

Q

m  = 5

10
.
4
,
3

8800

= 0,026 kg

Bài 5. Trong một bình có chứa m1 2kgnước ở t1250c. Người ta thả vào bình m2kg
nước đá ở t2=  200c. Hảy tính nhiệt độ chung của hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt
trong các trường hợp sau đây:

a) m2= 1kg
b) m2= 0,2kg
c) m2 = 6kg

cho nhiệt dung riêng của nước, của nước đá và nhiệt nóng chảy của nước đá lần lượt là

kg
kj
kgk

kj
c

kgk
kj

c1 4,2 / ; 2 2,1 / ,340 /

Nhận xét . Đối với bài toán này khi giải học sinh rất dể nhầm lẫn ở các trường hợp
của nước đá. Do vậy khi giải giáo viên nên cụ thể hố các trường hợp và phân tích để
cho học sinh thấy rõ và tránh nhầm lẫn trong các bài toán khác.

Giải

Nếu nước hạ nhiệt độ tới 00c thì nó toả ra một nhiệt lượng

kj
t

m
c

Q1 1 1(1 0)4,2.2.(25 0)210

a) m2= 1kg

nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng nhiệt độ tới ooc

kj
o

t
o
m
c

Q2  2 2(  2)2,1.(  (20))42

2
1

Q



nước đá bị nóng chảy.

Nhiệt lượng để nước đá nóng chảy hồn tồn:

kj
m

Q'2. 2 340.1340

2

1



QQ



Q

'

nước đá chưa nóng chảy hồn tồn. Vậy nhiệt độ cân bằng là 00C. Khối

lượng nước đá đã đông đặc là my







 0) . (0 )
(

. 1 2 2 2

1 m t m c m t

c  y my 0,12kg

Khối lượng nước đá đã nóng chảy mxđược xác định bởi:

kg
m

m
t

m
c
t

m

c1. 1(  0) 2 2(0 2). x x 0,5

Khối lượng nước có trong bình: mn m1mx 2,5kg
Khối lượng nước đá còn lại md m2 mx 0,5kg
b) m2 0,2kg: tính tương tự như ở phần a .

j
m

Q
j
t

m
c

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

2
2
1

Q

'

Q





nước đá đã nóng chảy hết và nhiệt độ cân bằng cao hơn Ooc. Nhiệt độ cân

bằng được xác định từ

)
(
)

0
(

)
0

( 2 2 1 2 1 1 1

2m t m cm t cm t t

c      

Từ đó t 14,50c


Khối lượng nước trong bình: mn m1m2 2,2kg
Khối lượng nước đá md O

c) m2 6kg

kj
t

m
c

Q2  2 2(0 2)252

2

1



QQ

: nước hạ nhiệt độ tới Oocvà bắt đầu đơng đặc.

- Nếu nước đơng đặc hồn tồn thì nhiệt lượng toả ra là:
Q'1m1680kj

1

2



QQ



Q

'

: nước chưa đông đặc hoàn toàn, nhiệt độ cân bằng là ooc

- Khối lượng nước đá có trong bình khi đó:
md m2my 6,12kg

Khối lượng nước còn lại: mn m1 my 1,88kg.

Bài tập tương tự

Bài 6. Thả 1, 6kg nước đá ở -100c vào một nhiệt lượng kế đựng 1,6kg nước ở 800C;

bình nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 200g và có nhiệt dung riêng c =
380j/kgk

a) Nước đá có tan hết hay khơng

b) Tính nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế. Cho biết nhiệt dung riêng của nước
đá là cd 2100j/kgk và nhiệt nóng chảy của nước đá là 336.103 j/kgk.




Bài 7. Trong một nhiệt lượng kế có chứa 1kg nước và 1kg nước đá ở cùng nhiệt độ
O0c, người ta rót thêm vào đó 2kg nước ở 500C. Tính nhiệt độ cân bằng cuối cùng.

Đáp số : Bài 6 a) nước dá không tan hết
b) 00C

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Dạng 3tính nhiệt lượng hoặc khối lượng của các chất trong đó khơng có (hoặc có) 
sự mất mát nhiệt lượng do môi trường

Bài 8. Người ta đổ m1 200g nước sơi có nhiệt độ 1000c vào một chiếc cốc có khối

lượng m2 120g đang ở nhiệt độ t2= 200C sau khoảng thời gian t = 5’, nhiệt độ của

cốc nước bằng 400C. Xem rằng sự mất mát nhiệt xảy ra một cách đều đặn, hảy xác

định nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh trong mỗi giây. Nhiệt dung riêng của
thuỷ tinh là c2= 840j/kgk.

Giải

Do sự bảo toàn năng lượng, nên có thể xem rằng nhiệt lượng Q do cả cốc nước toả ra
môi trường xung quanh trong khoảng thời gian 5 phút bằng hiệu hai nhiệt lượng

- Nhiệt lượng do nước toả ra khi hạ nhiệt từ 1000C xuống 400C là

Q1 m1c1(t1 t) = 0,2.2400. (100-40) = 28800 J

- Nhiệt lượng do thuỷ tinh thu vào khi nóng đến 400C là

Q2 m2c2(t t2)= 0,12.840.(40-20) = 2016 J

Do đó nhiệt lượng toả ra: Q = Q1 Q2 = 26784 j
Cơng suất toả nhiệt trung bình của cốc nước bằng
N = TQ 26784300sj = 89,28j/s

Bài 9. Một thau nhôm khối lượng 0, 5kg đựng 2kg nước ở 200c.

a. Thả vào thau nước một thỏi đồng có khối lượng 200g lấy ra ở lị. Nước nóng
đến 21,20C. Tìm nhiệt độ của bếp lị. Biết nhiệt dung riêng của nhơm, nước,

đồng lần lượt là c1880j/kgk;c2 4200j/kgk;c3 380j/kgk . Bỏ qua sự toả nhiệt
ra môi trường

b. Thực ra trong trường hợp này, nhiệt toả ra môi trường là 10% nhiệt lượng cung
cấp cho thau nước. Tính nhiệt độ thực sự của bếp lò

c. Nếu tiếp tục bỏ vào thau nước một thỏi nước đá có khối lượng 100g ở 00C .

Nước đá có tan hết khơng? Tìm nhiệt độ cuối cùng của hệ thống hoặc lượng
nước đá cịn sót lại nếu khơng tan hết? Biết nhiệt nóng chảy của nước đá là

kg
j/
10
.
4
,
3 5




Nhận xét: ở bài toán này khi giải cả hai câu a, b thì khơng phải là khó nhưng so
với các bài tốn khác thì bài này có sự toả nhiệt lượng ra môi trường nên khi giải
giáo viên cân làm rõ cho học sinh thấy sự toả nhiệt ra môi trường ở đây là đều nên
10% nhiệt toả ra mơi trường chính là nhiệt lượng mà nhơm và nước nhận thêm khi
đó giải học sinh sẽ khơng nhầm lẫn được

Giải. a) Gọi t0C là nhiệt độ củ bếp lò, cũng là nhiệt độ ban đầu của thỏi đồng

Nhiệt lượng thau nhôm nhận được để tăng từ t1  200C đến t2 21,20C

)
.( 2 1

1
1

1 mc t t

Q   (m1là khối lượng thau nhôm)

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

)

( 2 1

2
2

2 m c t t

Q   m2là khối lượng nước

Nhiệt lượng đồng toả ra để hạ từ t0C đến 

t 21,20C

)
( 2
3
3

3 m c t t

Q   (m3khối lượng thỏi đồng)

Do khơng có sự toả nhiệt ra mơi trường nên theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:
2

1
3 Q Q

Q    m3c3(t't2)(m1c1m2c2)(t2  t1)

 t =

3
2
3
3
1
2
2
2
1

1 )( )
((
c
m
t
c
m
t
t
c
m
c

m   

Thay số vào ta được t = 160,780C

b) Thực tế do có sự toả nhiệt ra mơi trường nên phương trình cân bằng nhiệt được
viết lại

10%(110%( ) () 1,1( ) )
2
1
2
1
3
2
1
2
1
3
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q










Hay m3c3(t't2)1,1(m1c1m2c2)(t2  t1)

 t' =

3
3
2
3
3
1
2
2
2
1

1 )( )
((
c
m
t
c
m
t
t
c
m
c

m   

+ t2

t’ = 174,740C

c) Nhiệt lượng thỏi nước đá thu vào để nóng chảy hồn tồn ở 00C

Q = m 3,4.105.0,1 34000j





Nhiệt lượng cả hệ thống gồm thau nhôm, nước, thỏi đồng toả ra để giảm từ 21,20C

xuống 00C là:

j
c
m
c
m
c
m

Q'( 1 1 2 2 3 3)(21,2 0)189019

Do nhiệt lượng nước đá cần để tan hoàn toàn bé hơn nhiệt lượng của hệ thống toả
ra nên nước đá t” được tính



Q



Q

'



Q



(

m

1

c

1



(

m

2



m

)

c

2



m

3

c

3

)

t

"

(Nhiệt lượng còn thừa lại dùng cho cả hệ thống tăng nhiệt độ từ 00C đến t” 0C)

380
.
2
,
0
42 00
)
1
,
0
2
(
88 0
.
5
,
0

34 00 0
189 10 9

)
)
(
(

'
"
3
3
2
2
1

1   








c
m
c
m
m
c
m
Q
Q
t

t

"

= 16,60c

Bài 10: Một ấm điện bằng nhơm có khối lượng 0, 5kg chứa 2kg nước ở 25oC. Muốn đun

sơi lượng nước đó trong 20 phút thì ấm phải có cơng suất là bao nhiêu? Biết rằng nhiệt dung
riêng của nước là C = 4200J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nhôm là C1 = 880J/kg.K và 30%

nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Q1 = m1c1 ( t2 t1 ) = 0,5.880.( 100 25 ) = 33000 ( J )

+ Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ của nước từ 25oC tới 100oC là:

Q2 = mc ( t2 t1 ) = 2.4200.( 100 25) = 630000 ( J )

+ Nhiệt lượng tổng cộng cần thiết:

Q = Q1 + Q2 = 663000 ( J ) ( 1 )

+ Mặt khác nhiệt lượng có ích để đun nước do ấm điện cung cấp trong thời gian 20
phút

Q = H.P.t ( 2 )

(Trong đó H T = 100% - 30% = 70% ; P là công suất của ấm ; t = 20 phút = 1200 giây)
+Từ ( 1 ) và ( 2 ) : P = Q 663000.100 789,3(W)

H.t  70.1200 

Bài tập tương tự

Bài 11. Một bình nhiệt lượng kế bằng nhơm có khối lượng m1 500gchứa

g

m2 400 nước ở nhiệt độ t1200c.

a) Đổ thêm vào bình một lượng nước m ở nhiệt độ t2= 50C. Khi cân bằng nhiệt thì
nhiệt độ nước trong bình là t = 100C. Tìm m

b) Sau đó người ta thả vào bình một khối nước đá có khối lượng m3 ở nhiệt độ

c

t 0

3 5 . Khi cân bằng nhiệt thì thấy trong bình cịn lại 100g nước đá. Tìm m3
cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là c1=880 (j/kgk), của nước là c2= 4200
( j/kgk) của nước đá là c3= 2100(j/kgk), nhiệt nóng chảy của nước đá là  
34000 j/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường

(Trích đề thi TS THPT chuyên lý ĐHQG Hà Nội - 2002 )

Bài 12. Đun nước trong thùng bằng một dây nung nhúng trong nước có cơng suất 1,
2kw. Sau 3 phút nước nóng lên từ 800C đến 900C.Sau đó người ta rút dây nung ra khỏi

nước thì thấy cứ sau mỗi phút nước trong thùng nguội đi 1,50C. Coi rằng nhiệt toả ra

môi trường một cách đều đặn. Hãy tính khối lượng nước đựng trong thùng.Bỏ qua sự
hấp thụ nhiệt của thùng.

Đáp số m = 3,54kg

Dạng 4.tính một trong các đại lượng m,t, c khi rót một số lần hỗn hợp các chất từ 
bình này sang bình khác.

Sự trao đổi nhiệt qua thanh sẽ có một phần nhiệt lượng hao phí trên thanh dẫn nhiệt. 
Nhiệt lượng này tỷ lệ với diện tích tiếp xúc của thanh với môi trường, tỷ lệ với độ 
chênh lệch nhiệt độ của thanh dẫn với nhiệt độ môi trường và phụ thuộc vào chất liệu 
làm thanh dẫn.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Khi hai thanh dẫn khác nhau mắc song song thì tổng nhiệt lượng có ích truyền trên 
hai thanh đúng bằng nhiệt lượng có ích của hệ thống.

Khi truyền nhiệt qua các vách ngăn. Nhiệt lượng trao đổi giữa các chất qua vách 
ngăn tỷ lệ với diện tích các chất tiếp xúc với các vách ngăn và tỷ lệ với độ chênh lệch 
nhiệt độ giữa hai bên vách ngăn.

Bài 13. có hai bình cách nhiệt. Bình một chứa m14kgnước ở nhiệt độ t1200c;bình

hai chứa m2 8kgở nhiệt độ t2 400c. Người ta trút một lượng nước m từ bình 2 sang

bình 1. Sau khi nhiệt độ ở bình 1 đã ổn định, người ta lại trút lượng nước m từ bính 1
sang bình 2. Nhiệt độ ở bình 2 khi cân bằng nhiệt là t'2 = 380C.

Hãy tính lượng nước m đã trút trong mỗi lần và nhiệt độ ổn định t'1 ở bình 1.

Nhận xét: Đối với dạng tốn này khi giải học sinh gặp rất nhiều khó khăn vì ở đây
khối lượng nước khi trút là m do đó chắc chắn học sinh sẽ nhầm lẫn khi tính khối
lượng do vậy giáo viên nên phân tích đề thật kỹ để từ đó hướng dẫn học sinh giải một
cách chính xác.

Giải: Khi nhiệt độ ở bình 1 đã ổn định sau lần rót thứ nhất tức là đã cân bằng nhiệt

nên ta có phương trình cân bằng nhiệt lần thứ nhất là

mc(t2  t'1)m1c(t'1t1) (1)

Tương tự khi nhiệt độ bình 1 đã ổn định cũng trút lượng nước m này từ bình 1 sang
bình 2 và khi nhiệt độ bình 2 đã ổn định ta có phương trình cân bằng nhiệt lần thứ hai
là

mc(t'2t'1)c(m2 m)(t2  t'2) (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình mc(t2  t'1)m1c(t'1t1)

mc(t'2t'1)c(m2 m)(t2  t'2)

Với m14kg t1200c,m2 8kg,t2 400c,t'2 = 380c thay vào và giải ra ta
được m = 0,5kg , t'1= 400c.

Tương tự bài tập trên ta có bài tập sau

Bài 14. Có hai bình cách nhiệt đựng một chất lỏng nào đó. Một học sinh lần lượt múc
từng ca chất lỏng từ bình 1 trút sang bình 2 và ghi nhiệt độ lại khi cân bằng nhiệt ở
bình 2 sau mỗi lần trút: 100c, 17,50C, rồi bỏ sót một lần khơng ghi, rồi 250C. Hãy tính

nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt ở lần bị bỏ sót khơng ghi và nhiệt độ của chất lỏng ở
bình 1. coi nhiệt độ và khối lượng của mỗi ca chất lỏng lấy từ bình 1 đều như nhau. Bỏ
qua sự trao đổi nhiệt với mơi trường.

Nhận xét: Đối với bài tốn này khi giải cần chú ý đến hai vấn đề

- Thứ nhất khi tính ra nhiệt độ cân bằng của lần quên ghi này thì nhiệt độ phải bé

hơn 250C

- Thứ hai sau mổi lần trút nhiệt độ ở bình hai tăng chứng tỏ nhiệt độ ở bình 1 phải

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Giải. Gọi q2là nhiệt dung tổng cộng của chất lỏng chứa trong bình 2 sau lần trút
thứ nhất (ở 100C), q là nhiệt dung của mỗi ca chất lỏng trút vào (có nhiệt độ C

t )

và t là nhiệt độ bỏ sót khơng ghi. Phương trình cân bằng nhiệt ứng với 3 lần trút
cuối: q2(17,5 10)q(t117,5)

(q2q)(t 17,5)q(t1 t)

(q2 2q)(25 t)q(t1 25)

Giải hệ phương trình trên ta có t = 220C

t =400C

Bài 15: Trong một bình cách nhiệt chứa hỗn hợp nước và nước đá ở 00C. Qua thành

bên của bình người ta đưa vào một thanh đồng có một lớp cách nhiệt bao quanh. Một

đầu của thanh tiếp xúc với nước đá, đầu kia được nhúng trong nước sôi ở áp suất khí
quyển. Sau thời gian Td = 15 phút thì nước đá ở trong bình tan hết. Nếu thay thanh

đồng bằng thanh thép có cùng tiết diện nhưng khác nhau về chiều dài với thanh đồng
thì nước đá tan hết sau Tt = 48 phút. Cho hai thanh đó nối tiếp với nhau thì nhiệt độ t

tại điểm tiếp xúc giữa hai thanh là bao nhiêu? Xét hai trường hợp:
1/ Đầu thanh đồng tiếp xúc với nước sôi

2/ Đầu thanh thép tiếp xúc với nước sơi.

Khi hai thanh nối tiếp với nhau thì sau bao lâu nước đá trong bình tan hết? (giải cho
từng trường hợp ở trên)

Giải: Với chiều dài và tiết diện của thanh là xác định thì nhiệt lượng truyền qua thanh
dẫn nhiệt trong một đơn vị thời gian chỉ phụ thuộc vào vật liệu làm thanh và hiệu nhiệt
độ giữa hai đầu thanh. Lượng nhiệt truyền từ nước sôi sang nước đá để nước đá tan
hết qua thanh đồng và qua thanh thép là như nhau. Gọi hệ số tỷ lệ truyền nhiệt đối với
các thanh đồng và thép tương ứng là Kd và Kt.

Ta có phương trình: Q = Kd(t2 - t1)Td = Kt(t2-tt)Tt

Với tV = 100 và t1 = 0 Nên: = = 3,2

Khi mắc nối tiếp hai thanh thì nhiệt lượng truyền qua các thanh trong 1 s là như nhau.
Gọi nhiệt độ ở điểm tiếp xúc giữa hai thanh là t

Trường hợp 1: Kd(t2-t) = Kt(t - t1) Giải phương trình này ta tìm được t = 760C

Trường hợp 2: Tương tự như trường hợp 1. ta tìm được t = 23,80C.

Gọi thời gian để nước đá tan hết khi mắc nối tiếp hai thanh là T
Với trường hợp 1: Q = Kd(t2-t1)Td = Kd(t2-t)T = 63 phút.

Tương tự với trường hợp 2 ta cũng có kết quả như trên
Bài 16: Trong một bình có tiết diện thẳng là hình vng

được chia làm ba ngăn như hình vẽ. hai ngăn nhỏ có tiết diện thẳng
cũng là hình vng có cạnh bằng nửa cạnh của bình. cổ vào các
ngăn đến cùng một độ cao ba chất lỏng: Ngăn 1 là nước ở nhiệt độ
t1 = 650C. Ngăn 2 là cà phê ở nhiệt độ t2 = 350C. Ngăn 3 là sữa ở nhiệt độ

t3 = 200C. Biết rằng thành bình cách nhiệt rất tốt nhưng vách ngăn có thể

dẫn nhiệt. Nhiệt lượng truyền qua vách ngăn trong một đơn vị thời

gian tỷ lệ với diện tích tiếp xúc của chất lỏng và với hiệu nhiệt độ hai bên vách ngăn.
Sau một thời gian thì nhiệt độ ngăn chứa nước giảm t1 = 10C. Hỏi ở hai ngăn còn lại

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Giải: Vì diện tích tiếp xúc của từng cặp chất lỏng là như nhau. Vậy nhiệt lượng truyền
giữa chúng tỷ lệ với hiệu nhiệt độ với cùng một hệ số tỷ lệ K

Tại các vách ngăn. Nhiệt lượng tỏa ra:

Q12 = K(t1 - t2); Q13 = k(t1 - t3); Q23 = k(t2 - t3) Từ đó ta có các phương trình cân bằng

nhiệt:

Đối với nước: Q12 + Q23 = K(t1 - t2 + t1 -t3) = 2mct1

Đối với cà phê: Q12 -Q23 = k(t1 - t2 - t2 + t3 ) = mct2

Đối với sữa: Q13 + Q23 = k(t1 - t3 + t2 - t3) = mct3

Từ các phương trình trên ta tìm được: t2 = 0,40C và t3 = 1,60C

Tơng tự bài toán trên ta có bài toán sau

Bi 17. Một bạn đã làm thí nghiệm như sau: từ hai bình chứa cùng một loại chất lỏng
ở nhiệt độ khác nhau; múc 1 cốc chất lỏng từ bình 2 đổ vào bình 1 rồi đo nhiệt độ của
bình 1 khi đã cân bằng nhiệt . Lặp lại việc đó 4 lần, bạn đó đã ghi được các nhiệt độ:
200C,350C,x0C,500C.

Biết khối lượng và nhiệt độ chất lỏng trong cốc trong 4 lần đổ là như nhau, bỏ qua sự
trao đổi nhiệt với môi trường và bình chứa.

Hãy tính nhiệt độ x và nhiệt độ của chất lỏng trong hai bình

(Trích ĐTTS Chuyên lý Hà Nội AMS TER ĐAM 2002T)
Giải hồn tồn tương tự bài tốn trên ta có kết quả như sau

x= 400c ;t c t 0c
2

110 ; 80

Bài 18. Một nhiệt lượng kế lúc đầu chưa đựng gì. Đổ vào nhiệt lượng kế một ca nước
nóng thì thấy nhiệt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 50C. Sau đó lại đổ thêm một ca

nước nóng nữa thì thấy nhịêt độ của nhiệt lượng kế tăng thêm 30C.

Hỏi nếu đổ thêm vào nhiệt lượng kế cùng một lúc 5 ca nước nóng nói trên thì nhiệt độ
của nhiệt lượng kế tăng thêm bao nhiêu độ nữa?

Giải. Gọi C là nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế, Calà nhiệt dung của một ca nước;

T là nhiệt độ của ca nước nóng, T0nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế .

- Khi đổ 1 ca nước nóng vào NLK, pt cân bằng nhiệt là:

5C = Ca (T – (T0+5)) (1)
Khi đổ thêm 1 ca nước nữa:

3(C + Ca ) = Ca (T – (T0+5 +3)) (2)

Khi đổ thêm 5 ca nước nữa K, nhiệt độ tăng thêm t:
t( C + 2Ca) = 5Ca (T – (T0+5 +3 + t)

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Bài 19. Trong hai bình cách nhiệt có chứa hai chất lỏng khác nhau ở hai nhiệt độ
ban đầu khác nhau. Người ta dùng một nhiệt kế, lần lượt nhúng đi nhúng lại vào
bình 1, rồi vào bình 2. Chỉ số của nhiệt kế lần lượt là 400C ; 80C ; 390C ; 9,50C.

a) Đến lần nhúng tiếp theo nhiệt kế chỉ bao nhiêu?

b) Sau một số lần nhúng như vậy, Nhiệt kế sẽ chỉ bao nhiêu?
Đáp số a) t = 380c

b) t = 27,20c

Bài 20. a) Người ta rót vào khối nước đá khối lượng m1 = 2kg một lượng nước
2

m = 1kg ở nhiệt độ t2 = 100C. Khi có cân bằng nhiệt, lượng nước đá tăng thêm

m’ =50g. Xác định nhiệt độ ban đầu của nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước
đá là c1= 2000j/kgk; nước c2= 4200j/kgk. Nhiệt nóng chảy của nước đá

kg
j/
10
.
4
,
3 5



 . Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với đồ dùng thí nghiệm.

b).Sau đó người ta cho hơi nước sơi vào bình trong một thời gian và sau khi thiết
lập cân bằng nhiệt. Nhiệt độ của nước là 500C. Tìm lượng hơi nước đã dẫn vào?

Cho nhiệt hoá hơi của nước L = 2,3.106j/kg.

Nhận xét. Đối với bài tốn này khi có cân bằng nhiệt nhưng nhiệt độ cân bằng là
bao nhiêu do đó phải tìm ra được nhiệt độ cân bằng đây cũng là điểm mà học sinh
cần lưu ý. Chú ý khi có cân bằng nhiệt, lượng nước đá tăng thêm 50g bé hơn khối
lượng nước thêm vào do đó nhiệt độ cân bằng là 00C và khi đó có một phần nước

đá sẽ đông đặc ở 00C nhận ra được hai vấn đề này thì việc giải bài tốn này sẽ trở

nên dễ dàng hơn rất nhiều
Hướng dẫn và đáp số

a) Gọi nhiệt độ ban đầu của nước đá là t10c. Ta có nhiệt lượng nước đá nhận vào
để tăng nhiệt độ từ t10ctới 00C là


 1 1(0
1 mc

Q t1) = -m1.c1.t1

Nhiệt lượng của nước toả ra để hạ nhiệt độ từ 100C về 00C là

)
0
10
(

2
2
2 m c 

Q = m2.c2.10

Nhiệt lượng một phần nước m’ toả ra để đông đặc ở 00C là

'
.

3 m

Q 

Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có
Q1 Q2 Q3

Từ đó suy ra t 0c

1 14,75

b). Lượng nước đá bây giờ là 2 + 0,05 = 2,05kg

Nhiệt lượng nước đá nhận vào để nóng chảy hồn tồn ở 00C là



.
05
,
2

1

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Nhiệt lượng toàn bộ nước ở 00C ( 3kg) nhận vào để tăng nhiệt độ đến 500C



3.4200.50
2

Q

Nhiệt lượng hơi nước sơi ( 1000C) toả ra khi ngưng tụ hồn tồn ở 1000C

Q3 Lm (m là khối lượng hơi nước sôim)

Nhiệt lượng nước ở 1000C toả ra để giảm đến 500C

50
.
. 2
4 mc

Q 

Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có
Q1Q2 Q3Q4

Từ đó suy ra m = 0,528kg = 528g

Bài 21. Người ta rót 1kg nước ở 150C vào bình đựng 3kg nước đá. Tại thời điểm

cân bằng nhiệt giữa nước và nước đá. Khối lượng nước đá tăng lên 100g. Hãy xác
định nhiệt độ ban đầu của nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200j/kgđộ,
của nước đá là 2100j/kgđộ, nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.105j/kg và trong quá

trình trao đổi nhịêt trên chúng đã hấp thụ 10% nhiệt từ môi trường bên ngồi.

(Trích đề thi HSG tỉnh năm học 2004 – 2005)

Dạng 5. Bài tập tổng hợp có liên quan đến hiệu suất, nhiệt hố hơi

Bài 19. a) Tính lượng dầu cần để đun sôi 2l nước ở 200C đựng trong ống bằng

nhôm có khối lượng 200g. Biết nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là

kgk
j
c

kgk
j

c14200 / ; 2 880 / , năng suất toả nhiệt của dầu là q = 44. 106j/kgk và

hiệu suất của bếp là 30%.

b. cần đun thêm bao lâu nữa thì nước nố hơi hoàn toàn. Biết bếp dầu cung cấp
nhiệt một cách đều đặn và kể từ lúc đun cho đến khi sơi mất thời gian 25 phút.
Biết nhiệt hố hơi của nước là L = 2,3.106 j/kg.

Giải. Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là

)

( 2 1

1 m c t t

Q   = 672kj

Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nhôm để tăng nhiệt độ từ 200C đến 1000C là

Q2 m2c2(t2  t1) = 14,08kj

Nhiệt lượng cần để đun sôi nước là
QQ1Q2= 686,08kj

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>




 .100%

%
30
686080
%

100
.
'

H
Q

Q 2286933,3j

Q’ = 2286,933kj

Và khối lượng dầu cần dùng là: kg

q
Q

m 3

6
3

10
.
97
,
51
10

.
44

10
.
933
,
2286

' 






m = 51.97 g

b) Nhiệt lượng cần cung cấp để nước hố hơi hồn tồn ở 1000C là:
kj

j
m

L

Q . 2,3.106.2 4,6.106 4600

3   

Lúc này nhiệt lượng do dầu cung cấp chỉ dùng để hoá hơi cịn ấm nhơm khơng nhận
nhiệt nữa, do đó ta thấy: Trong 15 phút bếp dầu cung cấp một nhiệt lượng cho cả hệ
thống là Q = 686,08kj (sau khi bỏ qua mất mát nhiệt s). Vậy để cung cấp một nhiệt
lượng Q3 4600kjcần tốn một thời gian là

ph
ph

ph
Q

Q

t .15 100,57

08
,
686

4600
15

3  



Bài 20. Một khối nước đá có khối lượng m1 = 2kg ở nhiệt độ - 50C.

a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước đá trên hố hơi hồn tồn ở 1000C.

Cho nhiệt dung riêng của nước và nước đá là C1 1800j/kgk;C2 4200j/kgk;

Nhiệt nóng chảy của nước đá ở 00c là  = 3,4.105j/kg nhiệt hoá hơi của nước ở

1000C là L = 2,3 .106j/kg.

b) Bỏ khối nước đá trên vào xô nhôm chứa nước ở 500C. Sau khi có cân bằng nhịêt

người ta thấy cịn sót lại 100g nước đá chưa tan hết. Tính lượng nước đã có
trong xơ. Biết xơ nhơm có khối lượng m2 500gvà nhiệt dung riêng của nhôm

là 880j/kgk

Hướng dẫn

a) Đối với câu a phải biết được nước đá hoá hơi hồn tồn thì phải xẩy ra 4 q
trình . Nước đá nhận nhiệt để tăng lên 00C là

Q .Nước đá nóng chảy ở 00C là

Q .

Nước đá nhận nhiệt để tăng nhiệt từ 00C đến 1000C là

Q nhiệt lượng nước hố hơi 
hồn tồn ở 1000C là

Q

Tính nhiệt tổng cộng để nước đá từ – 50c biến thành hơi hoàn toàn ở 1000C là

Q = Q1Q2Q3Q4

b) Đơi với câu b cần tính khối lượng nước đá đã tan thành nước và do nước đá không
tan hết nên nhiệt độ cuối cùng của hệ là 00C sau đó tính nhiệt lượng mà khối nước đá

nhận vào để tăng lên 00C là

Q ở trên sau đó tính nhiệt lượng của tồn xơ nước và của

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

tịan ở 00C sau đó áp dụng pt cân bằng nhiệt và tính ra khối lượng có trong xơ. và tính

ra được M = 3,05 kg

Bài 21. a) Tính nhiệt lượng Q cần thiết để cho 2kg nước đá ở – 100C biến thành hơi,

cho biết; Nhiệt dung riêng của nước đá là 1800j/kgk, của nước là 4200j/kgk, nhiệt
nóng chảy của nước đá là 34.104j/kg, nhiệthoá hơi của nước là 23.105j/kg

b) Nếu dùng một bếp dầu hoả có hiệu suất 80%, người ta phải đốt cháy hoàn toàn
bao nhiêu lít dầu để cho 2kg nước đá ở -100C biến thành hơi. Biết khối lượng

riêng của dầu hoả là 800kg/m3 năng suất toả nhiệt của dầu hoả là 44.106j/kg

(Trích đề thi vào NKĐHQG TPHCM năm 1996 T)

Bài 22. Một khối sắt có khối lượng m1, nhiệt dung riêng là c1 nhiệt độ t11000c.

Một bình chứa nước, nước trong bình có khối lượng m2, nhiệt dung riêng c2, nhiệt
độ đầu của nước trong bình là t 0c

2 20 . Thả khối sắt vào trong nước, nhiệt độ của cả

hệ thống khi cân bằng nhiệt là t = 250C. Hỏi nếu khối sắt có khối lượng

1
2 2m

m  ,

nhiịet độ ban đầuvẫn 1000C thì khi thả khối sắt vào trong nước (khối lượng k

m nhiệt

độ ban đầu t 0c

2 20 ) nhệt độ t’ của hệ thống khi cân bằng là bao nhiêu? Giải bài toán

trong từng trường hợp sau:

a) Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của bình chứa nước và mơi trường xung quanh
b) Bình chứa nước có khối lượng m3, nhiệt dung riêng c3. Bỏ qua sự hấp thụ

nhiệt của môi trường

(Tích đề thi vào lớp 10 chuyên lý TPHCM vòng 2 năm 2005T)
BÀI TỐN ĐỒ THỊ

Bài tốn: Hai lít nước được đun trong một chiếc bình đun nước có
công suất 500W. Một phần nhiệt tỏa ra môi trường xung quanh.
Sự phụ thuộc của công suất tỏa ra môi trường theo thời gian đun

được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ. Nhiệt độ ban đầu của
nước là 200c. Sau bao lâu thì nước trong bình có nhiệt độ là 300c.

Cho nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K

Giải: Gọi đồ thị biểu diễn công suất tỏa ra môi trường là P = a + bt.
+ Khi t = 0 thì P = 100

+ Khi t = 200 thì P = 200
+ Khi t = 400 thì p = 300
Từ đó ta tìm được P = 100 + 0,5t

Gọi thời gian để nước tăng nhiệt độ từ 200c đến 300c là T thì nhiệt lượng trung bình

tỏa ra trong thời gian này là: Ptb = = = 100 + 0,25t

Ta có phương trình cân bằng nhiệt: 500T = 2.4200(30 - 20) + (100+0,25t)t
Phương trình có nghiệm: T = 249 s và T = 1351 s

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

C. KẾT LUẬN
BÀI HỌC KINH NGHIỆM

Trong q trình giảng dạy bộ mơn Vật lí ở trường THCS việc hình thành cho
học sinh phương pháp, kỹ năng giải bài tập Vật lí là hết sức cần thiết, để từ đó giúp
các em đào sâu, mở rộng những kiến thức cơ bản của bài giảng, vận dụng tốt kiến thức
vào thực tế, phát triển năng lực tư duy cho các em, góp phần nâng cao chất lượng giáo
dục, cụ thể là:

+ Giúp học sinh có thói quen phân tích đầu bài, hình dung được các hiện tượng
Vật lí xảy ra trong bài tốn sau khi tìm hướng giải.

+ Trong một bài tập giáo viên cần hướng cho học sinh nhiều cách giải (nếu có
thể). Để kích thích sự hứng thú, say mê học tập cho học sinh rèn thói quen tìm tịi lời
giải hay cho một bài tốn Vật lí.

+ Khắc sâu cho học sinh nắm chắc các kiến thức bổ trợ khác. Có như vậy việc
giải bài tập Vật lí của học sinh mới thuận lợi và hiệu quả.

Để làm được điều này:

- Giáo viên cần tự bồi dưỡng nâng cao nghiệp vụ chuyên môn, thường xuyên
trao đổi, rút kinh nghiệm với đồng nghiệp.

- Nắm vững chương trình bộ mơn tồn cấp học.

- Giáo viên cần hướng dẫn học sinh nghiên cứu kỹ các kiến thức cần nhớ để ôn
tập, nhớ lại kiến thức cơ bản, kiến thức mở rộng, lần lượt nghiên cứu kỹ các phương
pháp giải bài tập sau đó giải các bài tập theo hệ thống từ dễ đến khó, so sánh các dạng
bài tập để khắc sâu nội dung kiến thức và cách giải. Trên cơ sở đó học sinh tự hình
thành cho mình kỹ năng giải bài tập.

Trên dây là một số kinh nghiệm mà bản thân tôi đã rút ra được từ thực tế qua

quá trình giảng dạy bộ mơn Vật lí ở trường THCS nói chung, cũng là kinh nghiệm rút
ra được sau khi thực hiện đề tài này nói riêng.

II KẾT LUẬN CHUNG

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

tức là lựa chọn phương pháp dạy học bộ môn sao cho học sinh nắm vững tri thức, kỹ
năng, kỹ xảo và vận dụng tri thức vào thực tiễn.

Đặc biệt Vật lí là một mơn khoa học thực nghiệm địi hỏi phát huy cao độ tính
tích cực, độc lập sáng tạo của học sinh trong quá trình lĩnh hội tri thức. Chính vì vậy
lựa chọn phương pháp dạy học bộ mơn vật lí, người giáo viên cần căn cứ vào phương
pháp đặc thù của khoa học lấy hoạt động nhận thức của học sinh làm cơ sở xuất phát.

</div>

vận chuyển

<b>Tên đề tài: “Một số kỹ năng giải toán phần nhiệt học vật lý 8”</b>

<i>Q</i>

<i>Q</i>



2

2

1



<i>QQ</i>



<i>Q</i>

'

<i>Q</i>

<i>Q</i>

'

<i>Q</i>





2

1



<i>QQ</i>

1

1

2



<i>QQ</i>



<i>Q</i>

'



<i>Q</i>



<i>Q</i>

'



<i>Q</i>



(

<i>m</i>

<i>c</i>



(

<i>m</i>



<i>m</i>

)

<i>c</i>



<i>m</i>

<i>c</i>

)

<i>t</i>

"

<i>t</i>

"

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về