Chuyên đề Vật Lý 8: Nhiệt Lượng - Cân Bằng Nhiệt - Tech12h

A. TỔNG QUAN KIẾN THỨC VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

I. Tóm tắt kiến thức

1. Nhiệt lượng

• Nhiệt lượng một vật thu vào hoặc tỏa ra phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng hoặc giảm nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật.

Q = mc$\Delta t$

Trong đó:

Q là nhiệt lượng vật thu vào hoặc tỏa ra (J);

m là khối lượng của vật (kg);

t là độ tăng hoặc giảm nhiệt độ của vật ($^{0}C$ hoặc K);

c là nhiệt dung riêng của chất làm vật, là nhiệt lượng cần truyền cho 1kg chất đó để tăng thêm 1$^{0}C$ (đơn vị J/kg.$^{0}C$ hoặc J/kg.K)

2. Cân bằng nhiệt

• Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì nhiệt truyền từ vạt có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi nhiệt độ hai vật bằng nhau. Khi đó người ta nói hai vật cân bằng nhiệt với nhau.
• Phương trình cân bằng nhiệt: Trong sự trao đổi nhiệt, nhiệt lượng vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào.

Qtỏa ra = Qthu vào

II. Phương pháp giải

1. Dạng 1: Tính nhiệt lượng

• Nhiệt lượng một vật thu vào hoặc tỏa ra phụ thuộc khối lượng, độ tăng hoặc giảm nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật:

Q = mc$\Delta t$

• Nhiệt dung riêng của một vật là nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1$^{0}C$
• Nhiệt lượng còn được đo theo đơn vị calo (cal): 1 cal = 4,2J

Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để nung nóng một thanh đồng khối lượng 250 g từ 25$^{0}C$ đến 100$^{0}C$. Biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng thanh đồng thu vào là: Q = mc.(t2 - t1)

Thay số, ta được: Q = 0,25.380.(100 - 25) = 7125 (J)

2. Dạng 2: Phương trình cân bằng nhiệt

Các bước giải bài toán:

• Bước 1: Tóm tắt, đổi đơn vị. Do có hỗn hợp, nên chúng ta thêm chỉ số vào dưới các đại lượng ứng với mỗi vật.
• Bước 2: Xác định vật thu nhiệt, vật tỏa nhiệt (dựa vào so sánh nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối của hỗn hợp). Viết công thức nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra của mỗi vật.
• Bước 3: Viết phương trình cân bằng nhiệt Qthu = Qtỏa . Nhiệt lượng thu vào là nhiệt lượng của vật tăng nhiệt độ.
• Bước 4: Xác định các đại lượng cần tìm dựa vào kết quả thu dược từ bước 3. Viết đáp số và ghi rõ đơn vị.

Ví dụ 2: Người ta thả một miếng nhôm khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng nhôm nguội đi từ 80°C xuống 20°C. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ? Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K; của nước là 4200J/Kg.K.

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng nhôm toả ra khi hạ nhiệt độ từ 80°C xuống 30°C là :

Q1 = m1.c1.Δt1 = 0,5.880.(80 – 20) = 22000 (J)

Nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng đồng toả ra ta có :

Q2 = m2.c2.Δt2 = Q1= 22000(J)

Nước nóng lên thêm là: Δt2 = $\frac{Q_{2}}{m_{2}.c_{2}}$ = $\frac{22000}{0,5.4200}$ = 10,5°C