Bài 25. Phương trình cân bằng nhiệt

PHÒNG GD & ĐT HUYỆN NÔNG SƠN
TRƯỜNG THCS PHƯỚC NINH

CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ VỀ DỰ GIỜ
Môn: Vật lý
LỚP 8
Tiết 32- Bài 25. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Vào mùa hè, khi dùng nước giải khát, người ta thường bỏ đá lạnh vào nước giải khát uống cho mát.Về hiện tượng này có hai bạn học sinh tranh luận như sau:
Bạn An: Đá lạnh đã truyền nhiệt cho nước và làm cho nước lạnh đi.
Bạn Bình: Không phải như thế! Nước đã truyền nhiệt cho đá lạnh, làm cho đá lạnh tan ra.
Vào mùa hè, khi dùng nước giải khát, người ta thường bỏ đá lạnh vào nước giải khát uống cho mát.Về hiện tượng này có hai bạn học sinh tranh luận như sau:
Bạn An: Đá lạnh đã truyền nhiệt cho nước và làm cho nước lạnh đi.
Bạn Bình: Không phải như thế! Nước đã truyền nhiệt cho đá lạnh, làm cho đá lạnh tan ra.
Theo em, ai đúng ai sai?
Tiết 32- Bài 25. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I. Nguyên lý truyền nhiệt
Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại
Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng của vật kia thu vào
II. Phương trình cân bằng nhiệt
Qtoả ra=mc(t1 - t)
Qthu vào = mc(t – t2)
Nhiệt lượng
Nhiệt lượng là gì?
Ký hiệu và đơn vị tính?
Công thức tính
III. Ví dụ về sử dụng phương trình cân bằng nhiệt
IV. Vận dụng
* Mở rộng
Tiết 32- Bài 25. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I - Nguyên lí truyền nhiệt :
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
Quan sát hình sau
Nhiệt lượng vật A toả ra bằng nhiệt lượng vật B thu vào
Tiết 32- Bài 25. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT

I - Nguyên lí truyền nhiệt :
Các thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được trong đời sống, kỹ thuật và tự nhiên cho thấy khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
1. Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.
2. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
II. Phương trình cân bằng nhiệt :
Nhiệt lượng do vật 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 = t1- t
với t1là nhiệt độ đầu
t là nhiệt độ cuối
Trong đó : t = t- t2
với t2là nhiệt độ đầu
t là nhiệt độ cuối
I. Nguyên lí truyền nhiệt:
Nếu chỉ có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
Tiết 32- Bài 25. PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :
Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100oC vào một cốc nước ở 20oC. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25oC. 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 = 100oC
t = 25oC
C2 = 4200 J/Kg.K
t2 = 20oC
t = 25oC
------------------------
m2 = ? Kg
Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra khi nhiệt độ hạ từ 100oC xuống 25oC là :
Giải
Q1 = m1.C1.( t1 – t )
= 0,15. 880( 100 - 25 ) =
9900 (J)
N. lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20oC lên 25oC là :
Q2 = m2.C2.( t – t2 )
= m2. 4200( 25 – 20)
Nhiệt lượng quả cầu tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào
m2. 4200( 25 – 20) = 9900 (J)
Q2 = Q1
=>
m2 =
=>
= 0,47Kg
Nêu các bước giải bài toán
Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100oC vào một cốc nước ở 20oC. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25oC. 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 100oC xuống 25oC là :
Giải
Q1 = m1.C1.( t1 – t )
= 0,15. 880( 100 - 25 ) =
9900 (J)
Q2 = m2.C2.( t – t2 )
= m2. 4200( 25 – 20)
m2. 4200( 25 – 20) = 9900 (J)
Q2 = Q1
=>
m2 =
=>
= 0,47Kg
III - Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt :
Nêu các bước giải bài toán
B1: Xác định vật toả nhiệt, vật thu nhiệt.
B2: Viết biểu thức tính nhiệt lượng toả ra của vật toả nhiệt.
B3: Viết biểu thức tính nhiệt lượng thu vào của vật thu nhiệt.
B4: áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để suy ra đại lượng cần tìm.
Lưu ý: 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 cân bằng nhiệt có thể được viết như sau:
m1.c1.( t1 – t ) = m2. c2 .( t – t2 )
C3. Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 130C một miếng kim loại có khối lượng 400g được nung nóng tới 1000C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 200C. 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
-----------------------------------------
c1 = ? Tên của kim loại?
IV - Vận dụng:
Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:
Q1 = m1C1( t2 – t1 ) = 0,4.C1.( 100 – 20 )
Nhiệt lượng nước thu vào:
Q2 = m2.C2. ∆ t’= m2.c2(t2-t’1 )
= 0,5 . 4190 . ( 20 – 13 ) = 14665 (J )
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
Q2 = Q1
hay 0,4.C1.80 = 14665(J)
C1 = 14665 : 32 = 458,281
J/ kg K
Kim loại đó là Thép












B1: Xác định vật toả nhiệt, vật thu nhiệt.
B2: Viết biểu thức tính nhiệt lượng toả ra của vật toả nhiệt.
B3: Viết biểu thức tính nhiệt lượng thu vào của vật thu nhiệt.
B4: áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để suy ra đại lượng cần tìm.
C2. Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5Kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80oC xuống 20oC. 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 = 80oC
t = 20oC
m2 = 500g =0,5Kg
Q2 = ? J
∆ t2 = ? oC
Giải
Nhiệt lượng mà miếng đồng tỏa ra:
Q2 = m2.C2. ∆ t2= 0,5.4200. ∆ t2
Hay 11400 = 0,5.4200. ∆ t2
∆t2 = 5,43oC
ĐS : Q2 = 11400 J và nước nóng thêm 5,43oC
Q1 = m1C1( t1 – t )
= 0,5.380.( 80 – 20 ) = 11400 J
Nhiệt lượng mà nước thu vào:
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
Q1= Q2
C1:
a)- Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn 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
m1 = 200g = 0,2Kg
m2 = 300g = 0,3Kg
t1 = 100oC
t2 = nhiệt độ phòng (35oC)
------------------------
t = ? oC
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 – 30 )
= 0,3.C. ( t – 30 )
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có :
Q1 = Q2
0,2.C.( 100 – t ) = 0,3.C.( t – 30 )
20 – 0,2t = 0,3t – 9
20 + 9 = 0,3t + 0,2t
29 = 0,5t
ĐS : t = 58oC
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 phương trình cân bằng nhiệt.
Qtỏa = Qthu
Bước 1: 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 ban 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 2: Tóm tắt đề: bằng kí hiệu và đổi đơn vị cho phù hợp
Bước 3: Giải theo dữ kiện đã tóm tắt
Bước 4: Kiểm tra kết quả và ghi đáp số
1. Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.
2. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
* Đối với bài toán có nhiều vật trao đổi nhiệt với nhau thì phương trình cân bằng nhiệt được viết như thế nào?
Tổng nhiệt lượng của các vật toả nhiệt bằng tổng nhiệt lượng của các vật thu nhiệt
Qtoả 1 + Qtoả 2 + ….Qtoả n = Qthu 1 + Qthu 2 + …..Qthu n
Bài tập vận dụng: Một thau nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước ở nhiệt độ 25oC. Người ta thả vào thau nhôm đồng thời 1 quả cầu bằng sắt có khối lượng 0,3 kg được nung nóng đến nhiệt độ 150oC và 1 quả cầu bằng đồng có khối lượng 0,4kg được nung nóng đến nhiệt độ 250oC. Tính nhiệt độ cuối cùng của hệ thống.
Biết nhiệt dung riêng của nhôm, sắt, đồng, nước lần lượt là:
c1= 880J/kg.độ; c2 = 460J/kg.độ; c3 = 380J/kg.độ; c4 = 4200J/kg.độ.

XIN TR�N TR?NG C?M ON


K�NH CH�C QUí TH?Y Cễ V� C�C EM H?C SINH S?C KH?E


PH?M KIM HềA