Bài giảng Vật lí lớp 7. Tiết 31- Phương trình cân bằng nhiệt

(1)

Tiết 30: Bài 25 – PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

(2)

Kiểm tra bài cũ Kiểm tra bài cũ : :

Hãy viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào khi nóng lên giải thích ý nghĩa, đơn vị của từng đại lượng có mặt 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 (*K )

là nhiệt dung riêng ( J/Kg.K )

(3)

Quan sát hình sau

Giọt nước sôi

Ca đựng nước nóng

Ai đúng, ai sai ?

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 ?

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.

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.

(4)

TIẾT. 30: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT TIẾT. 30: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT I - Nguyên lí truyền nhiệt :

  1- Nhiệt 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

(5)

TIẾT. 30: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT 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

(6)

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 : m₁ = 0,15 Kg C₁ = 880 J/Kg.K t₁ = 100^oC

t = 25^oC

C₂ = 4200 J/Kg.K t₂ = 20^oC

t = 25^oC

--- m₂ = ? Kg

Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra khi nhiệt độ hạ từ 100

^o

C xuống 25

^o

C là :

Giải

Q1 = 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

=>

) 20 25

( 4200

9900

m

₂

= 

=> = 0,47Kg

Nêu các bước giải bài toán

(7)

TIẾT 30: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT TIẾT 30: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100^oC vào một cốc

nước ở 20^oC. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25^oC. 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

Q1 = m

₁

.C

₁

.( t

₁

– t ) = 0,15. 880( 100 - 25 ) = 9900 (J) Q

₂

= m

₂

.C

₂

.( t – t

₂

) = m

₂

. 4200( 25 – 20)

m

₂

. 4200( 25 – 20) = 9900 (J)

Q

₂

= Q

₁

=>

) 20 25

( 4200

9900

m

₂

= 

=> = 0,47Kg

III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :

Nêu các bước giải bài toán

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: Viết biểu thức B3: Viết biểu thức tính nhiệt lượng thu tính nhiệt lượng thu vào của vật thu

vào của vật thu nhiệt.

nhiệt.

B4: áp dụng phương B4: áp dụng phương trình cân bằng nhiệt trình cân bằng nhiệt để suy ra đại lượng để suy ra đại lượng cần tìm.

cần tìm.

Lưu ý

Lưu ý : Khi có 2 vật trao đổi nhiệt với nhau và t là nhiệt độ : Khi có 2 vật trao đổi nhiệt với nhau và t là nhiệt độ chung của 2 vật khi xảy ra cân bằng nhiệt thì phương trình chung của 2 vật khi xảy ra cân bằng nhiệt thì phương trình

cân bằng nhiệt có thể được viết như sau:

m m

₁₁

.c .c

₁₁

.( t .( t

₁₁

– t – t ) = m ) = m

₂₂

. c . c

₂₂

.( t – .( t –

t t

₂₂

) )

(8)

C a)- Hãy dùng phương trình cân

₁

:

bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hổn 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 :

Q₁ = m₁.C.( t₁- t₂)

=0,2.C.(100 – t )

Nhiệt lượng mà 300g nước ở nhiệt độ phòng thu vào :

Q₂ = m₂.C.( t – 25) = 0,3.C. ( t – 25 )

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có :

Q₁ = Q₂

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^oC

(9)

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 :

m₁ = 0,5Kg

C₁ = 380J/Kg.K t₁ = 80^oC

t= 20^oC

m₂ = 500g = 0,5Kg --- Q₂ = ? J

t₂ = ? ^oC

Giải

Nhiệt lượng mà nước nhận băng nhiệt lượng mà miếng đồng tỏa ra : Q₂ = Q₁ = m₁C₁( t₁ – t )

= 0,5.380.( 80 – 20 ) = 11400 J

Nước nóng thêm :

Q₂ = m₂.C_2.t₂ 11400 = 0,5.4200. t₂

t₂ = 5,43^oC

ĐS : Q₂ = 11400 J và nước nóng thêm 5,43^oC

(10)

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

C₃: Tóm tắt:Theo phương trình cân bằng nhiệt:

Kim loại(toả) Nước (thu) m₁= 400g m₂ =500g = 0,4kg =0,5kg t₁ = 100⁰C t’₁ = 13⁰C t2 = 20⁰C t’₂ = 20⁰C

c₂ =4190 J/kg.K

--- c

₁

= ? tên?

IV - Vận dụng:

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra

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:

Q

²

= Q

1

0,4.C

_1.

80

= 14665(J)

C

₁

= 14665 : 32 =

458,281

460

C

₁



J/ kg K

Kim loại đó là Thép



(11)

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 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

(12)

Cho ba vật giống hệt nhau:

Vật A cú nhiệt độ: 100

⁰

C Vật B cú nhiệt độ: 0

⁰

C Vật C cú nhiệt độ: 0

⁰

C

 Theo nguyên lí truyền nhiệt, các em hãy tìm cách cho chúng tiếp xúc nhau sao cho kết quả cuối

cùng mà vật B & vật C lại có nhiệt độ cao hơn vật A?

 Chúc các em thành công.

(13)

Về nhà:



- Học bài



Làm bài tập C2, C3 SGK/89



Tìm hiểu trước câu hỏi:



+ Nhiên liệu là gì?



+ Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu có ý nghĩa gì?

(14)