Bài tập Vật lý Lớp 7 Nhiệt

1

BÀI TẬP NHIỆT

Bài 5. Người ta đổ m1 gam nước nóng vào m2 gam nước lạnh thì thấy khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước lạnh tăng 50C. Biết độ chênh lệch nhiệt độ ban đầu của nước nóng và nước lạnh là 800C. Nếu đổ thêm m1 gam nước nóng nữa vào hỗn hợp mà ta vừa thu được, khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của hỗn hợp đó tăng thêm bao nhiêu độ? Bỏ qua mọi sự mất mát về nhiệt Hướng dẫn + Gọi nước nóng có nhiệt độ t1, nước lạnh có nhiệt độ t2 Sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t + Phương trình cân bằng nhiệt: m1.c.(t1 - t) = m2.c.(t – t2)

(1)

+ Mà t- t2 = 5 và t1 – t2 = 80 nên t1 = 75 + t

+ Thay vào (1) có

+ Khi đổ thêm vào m1 gam nước nóng vào hỗn hợp, khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t’. + Phương trình cân bằng nhiệt: m1.c.(t1 – t’) = (m1 + m2).c.(t’ - t) Mà t1 = 75 + t nên m1.(75 + t – t’) = (m1 + m2).(t’ – t)

mà

Vậy khi cân bằng nhiệt độ hỗn hợp đó tăng 4,4120C Bài 6. Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước đựng trong ấm bằng nhôm khối lượng m2 = 300g thì sau thời gian t1 = 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 c1 = 4200J/kg.K; c2 = 880J/kg.K. Biết nhiệt do bếp dầu cung cấp một cách đều đặn.

Hướng dẫn Gọi Q1 và Q2 là nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm nhôm trong hai lần đun, ta có: ; (m1, m2 là khối lượng nước và ấm trong hai lần đun đầu). Do nhiệt toả ra một cách đều đặn nghĩa là thời gian đun càng lâu thì nhiệt toả ra càng lớn. Do đó:

Q1 = kt1 ; Q2 = kt2 ; (k là hệ số tỉ lệ ) suy ra: ; Lập tỷ số ta được :



1

2 t t

2 2 1 1

1 1

2 2 1 1

2 2 1 1 1 2

c m c m

c m c m c m

c m c m

   



t t

t t m

m

   

1

2

2

1

15

1 75

5

1

2

2

1      t t

t t m

m

2 1

1 2

. 75 ' m m

m t t     15 15

1 2 1 2

1 m m m

m   

412 ,4 '    t t

 t c m c m Q    2 2 1 .1 1

 t c m c m Q    . 2 2 2 1 1 2

 t c m c m kt    2 2 1 1 1  t c m c m kt    2 2 1 1 2 2

DeThi.edu.vn

2

Bài 7. Một cục nước đá ở nhiệt độ t1 = -50C được dìm ngập hoàn toàn vào nước ở nhiệt độ t2, có cùng khối lượng với nước đá, đựng trong một bình nhiệt lượng kế hình trụ. Chỉ có nước và nước đá trao đổi nhiệt với nhau. Bỏ qua sự thay đổi thể tích của nước và nước đá theo nhiệt độ.

a. Tùy theo điều kiện về nhiệt độ ban đầu t2 của nước. Hãy nêu và biện luận các trường hợp có thể xảy ra đối với mức nước trong bình nhiệt lượng kế khi có cân bằng nhiệt.

b. Trường hợp mức nước trong bình nhiệt lượng kế giảm 2% so với ban đầu khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ ban đầu của nước là bao nhiêu? Cho biết: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy, khối lượng riêng của nước đá lần lượt là c1 = 2090 J/ kg.K,  = 3,33.105J/kg, D1 = 0,916 g/cm3; Nhiệt dung riêng, khối lượng riêng của nước lần lượt là c2 = 4180 J/ kg.K, D2 = 1 g/cm3.

Hướng dẫn a) Biện luận các trường hợp có thể xảy ra. Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -50C đến 00C là

Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn

Nhiệt lượng nước tỏa ra khi hạ nhiệt độ từ t2 xuống 00C

Bằng cách so sánh các nhiệt lượng ta thấy có các trường hợp sau đây có thể xảy ra Trường hợp 1:

Q3 < Q1

Một phần nước bị đông đặc thành nước đá, mức nước trong bình sẽ tăng Trường hợp 2:

Q3 = Q1, t2 = 2,50C thì nước đá tăng nhiệt độ đến 00C và không bị nóng chảy, hệ cân bằng ở 00C, mức nước không thay đổi. Trường hợp 3:

thì nước đá nóng chảy một phần và mức nước trong bình hạ xuống. Trường hợp 4:

, thì nước đá nóng chảy hoàn toàn và mức nước trong bình hạ xuống b. Tính nhiệt độ ban đầu của nước

t2 = ( ) t1

Thay số tìm được t2 = ( ).10 = (1+0,94).10 = 19,4 phút.

  1 1 0 ( 5) 2090.5. 10450 Q C m m m    

2 333000 Q m m   

3 2 2 2 4180. . Q C mt t m  

0 2 2

10450 4180. . 10450 2,5 4180 t m m t C     

1 3 1 2 2

0 0 2

Q <Q < Q + Q 10450 4180. . 10450 333000

2,5 82,16

m t m m m

C t C

   

 

3 1 2 Q Q Q   0 2 82,16 t C 

2 2 1 1

1 1 1 c m c m

c m

 

880 .3,0 4200

4200 1  

DeThi.edu.vn