Bài 25. Phương trình cân bằng nhiệt

Bài 25:
PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
GV: Trần Văn Hùng
Trường THCS Trần Quang Khải
PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN ĐĂKR`LẤP
NĂM HỌC: 2010 - 2011
Câu hỏi: Nêu công thức tính nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên và các đại lượng trong công thức?
Q = m.c.t
Trả lời:
Trong đó:
- Q: là nhiệt lượng vật thu vào, tính ra Jun (J);
- m: là khối lượng của vật, tính ra (kg);
- c: là đại lượng đặc trưng cho chất làm vật gọi là nhiệt dung riêng, tính ra (J/kg.K);
- t=t2-t1: Là độ tăng nhiệt độ, tính ra (0C) hoặc (0K)
Thái: 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? (H25.1)?
Bình: 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.
An: 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.
Ai đúng, ai sai?
Bài 25:
PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
Đọc thông tin trong SGK phần I trang 88; Trả lời câu hỏi sau?
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì chúng phải tuân theo các nguyên lý truyền nhiệt nào?
1. Nhiệt tự 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.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
Trả lời:
1. Nhiệt tự 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.

Vậy trong mẩu đối thoại ở phần đầu thì giọt nước sôi đã truyền nhiệt cho ca nước hay ca nước truyền nhiệt cho giọt nước?
1. Nhiệt tự 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.
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Trả lời: Giọt nước sôi đã truyền nhiệt cho ca nước vì giọt nước sôi có nhiệt độ lớn hơn.

Em hãy nhắc lại nguyên lý truyền nhiệt thứ 3?
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Nguyên lý truyền nhiệt thứ 3 chính là nội dung của phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra
= Qthu vào
3. Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào


Em hãy nhắc lại công thức tính nhiệt lượng mà vật thu vào?
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
- Nhiệt lượng tỏa ra cũng được tính bằng công thức: Q=m.c.t, nhưng trong đó t = t1-t2, với t1 là nhiệt độ đầu còn t2 là nhiệt độ cuối trong quá trình truyền nhiệt (t1>t2)
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
Q=m.c.t
Trong đó: t = t2- t1 là độ tăng nhiệt độ
với t1là nhiệt độ đầu
t2 là nhiệt độ cuối (t2>t1)
Chú ý:
- Vật thu thiệt: tcuối > tđầu
- Vật tỏa nhiệt: tđầu > tcuối
Nhiệt lượng vật thu vào được tính theo công thức
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 1000C vào một cốc nước ở 200C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Em hãy cho biết chất nào tỏa nhiệt và chất nào thu nhiệt?
Theo PTCBN: Q1= Q2
Nhôm
m1= 0,15kg
t1 = 1000C
c1 = 880J/kg.K
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 1000C vào một cốc nước ở 200C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Al
Nước
m2 = ?(kg)
t2 = 200C
c2 = 4200J/kg.K
Al
Nhôm (tỏa nhiệt)
Nước (thu nhiệt)
Q1 = m1c1(t1- t)
Q2= m2c2(t – t2)
t = 250C
t2 = 200C
t1 = 1000C
<
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 1000C vào một cốc nước ở 200C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
m1= 0,15kg
c1 = 880J/kg.K
t1 = 1000C
c2 = 4200J/kg.K
t2 = 200C
t = 250C
-------------------
m2 = ?(kg)
Tóm tắt
Giải :
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
m1= 0,15kg
c1 = 880J/kg.K
t1 = 1000C
c2 = 4200J/kg.K
t2 = 200C
t = 250C
-------------------
m2 = ?(kg)
Tóm tắt
Giải :
- Nhiệt lượng quả cầu nhôm toả ra khi nhiệt độ hạ từ 1000C xuống 250C là:
Q1 = m1c1(t1- t)
= 0,15.880.(100-25)
= 9900J
- Nhiệt lượng nước thu vào khi tăng nhiệt độ từ 200C lên 250C là:
Q2= m2c2(t – t2)
= 21000m2
= m2.4200.(25 – 20)
- Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
Q1 = Q2
Đáp số: m2 = 0,47 kg
=> 9900 = 21000m2
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
C1 a: Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp 200g nước đang sôi đổ vào 300g nước ở 300C
Nước ở 300C
m2= 300g = 0,3kg
t2 = 300C
c2 = 4200J/kg.K
t = ? (0C)
Nước sôi
m1= 200g = 0,2kg
t1 = 1000C
c1 = 4200J/kg.K
Em hãy cho biết trong trường hợp này nước nào tỏa nhiệt và nước nào thu nhiệt
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
Nước ở 300C
m2= 300g = 0,3kg
t2 = 300C
c2 = 4200J/kg.K
t = ? (0C)
Nước sôi
m1= 200g = 0,2kg
t1 = 1000C
c1 = 4200J/kg.K
Tỏa nhiệt
Thu nhiệt
Q1=m1c1(t1-t)
Q2=m2c2(t-t2)
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Theo PTCBN: Q1 = Q2
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
Tóm tắt
IV. Vận dụng:
C1 a: Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp 200g nước đang sôi đổ vào 300g nước ở 300C.
Nước sôi (tỏa) Nước 300C (thu)
m1= 200g = 0,2kg m2= 300g = 0,3kg
t1 = 1000C t2 = 300C
c1= c2 = 4200J/kg.K
------------------------------------------------
t= ?(0C)
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
C1: Tóm tắt
Giải
IV. Vận dụng:
- Nhiệt lượng nước sôi toả ra khi nhiệt độ hạ từ 1000C xuống t0C là:
Q1 = m1c1(t1- t)
- Nhiệt lượng nước ở 300C thu về khi nhiệt độ tăng từ 300C lên t0C là:
Q2 = m2c2(t- t2)
- Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
Q1 = Q2
=> 840(100-t) = 1260(t-30)
=> t = 580C
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Đáp số: t = 580C
Nước sôi(tỏa) Nước 300C(thu)
m1=0,2kg m2=0,3kg
t1 = 1000C t2 = 300C
c1= c2 = 4200J/kg.K
-------------------------------------
t= ?(0C)
= 0,2.4200(100-t) = 840(100-t)
= 0,3.4200(t-30) = 1260(t-30)
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
Giải thích:
Nhiệt độ tính được chỉ gần bằng nhiệt độ đo được trong thí nghiệm. Vì trong tính toán ta đã bỏ qua sự trao đổi nhiệt với các dụng cụ đựng nước và môi trường không khí.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
C1 b. Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được?
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
Đồng
m1= 0,5kg
t1 = 800C
c1 =380J/Kg.K
t = 200C
Nước
m2 =500g =0,5kg
c2 = 4200J/kg.K
t = 200C
Q2 = ? t2 = ?
Em hãy cho biết trong trường hợp này chất nào tỏa nhiệt và chất nào thu nhiệt
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
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 ?
Tỏa nhiệt
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
C2. Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước . Miếng đồng nguội đi từ 800C xuống 200C. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên bao nhiêu độ ?
Thu nhiệt
Q1=m1c1(t1-t)
Q2=m2c2t2
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Đồng
m1= 0,5kg
t1 = 800C
c1 =380J/Kg.K
t = 200C
Nước
m2 =500g =0,5kg
c2 = 4200J/kg.K
t = 200C
Q2 = ? t2 = ?
Theo PTCBN: Q1 = Q2
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
C2: Tóm tắt :
Đồng (tỏa) Nước (thu)
m1= 0,5kg m2 =500g =0,5kg
t1 = 800C c2 = 4200J/kg.K
c1 =380J/kg.K
t = 200C
---------------------------------------
Q2 = ? t2 = ?
Giải
- Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra
Q1 = m1c1(t1 – t)
Nhiệt lượng nước thu vào:
Q2 = m2.c2..t2
=> 2100t2 = 11400 => t2 = 5,430C
ĐS : Q2 = 11400J và nước nóng thêm 5,430C
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
=> Q2 = 11400J
= 0,5.380.( 80 – 20 ) = 11400(J)
= 0,5.4200. t2 = 2100t2
- Theo phương trình cân bằng nhiệt:
Q1 = Q2
Kim loại
m1= 400g = 0,4kg
t1 = 1000C
t = 200C
c1 = ? Tên kim loại?
IV. Vận dụng:
Nước
m2 = 500g = 0,5kg
t2 = 130C
c2 = 4190J/kg.K
t = 200C
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Em hãy cho biết trong trường hợp này chất nào tỏa nhiệt và chất nào thu nhiệt
C3: Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhịêt 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 cân bằng nhiệt là 200C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng bình nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước là c1= 4190 J/kg.K
IV. Vận dụng:
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Tỏa nhiệt
Thu nhiệt
Q1=m1c1(t1-t)
Q2=m2c2(t-t2)
Kim loại
m1= 400g = 0,4kg
t1 = 1000C
t = 200C
c1 = ? Tên kim loại?
Nước
m2 =500g = 0,5kg
t2 = 130C
c2 = 4190J/kg.K
t = 200C
C3: Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhịêt 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 cân bằng nhiệt là 200C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng bình nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước là c1= 4190 J/kg.K
Theo PTCBN: Q1 = Q2
I. Nguyên lý truyền nhiệt:
II. Phương trình cân bằng nhiệt:
Qtoả ra = Qthu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt:
IV. Vận dụng:
Giải
Tóm tắt :
Kim loại (tỏa) Nước (thu)
m1=0,4kg m2 =0,5kg
t1 = 1000C t2 = 130C
t = 200C c2 = 4190J/kg.K
--------------------------------------
c1 = ? tên?
- Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra
Q1 = m1c1(t1– t) = 0,4.c1.(100 – 20) = 32c1
Nhiệt lượng nước thu vào:
Q2 = m2.c2(t - t2)
= 0,5.4190.(20 – 13) = 14665(J )
Kim loại đó là Thép
- Theo phương trình cân bằng nhiệt:
Q1 = Q2
=> 32c1 = 14665
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
Ghi nhớ
1. Nguyên lý truyền nhiệt:
- Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
- Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.
- Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
2. Phương trình cân bằng nhiệt được viết dưới dạng:
Qtoả=Qthu
CÁC BƯỚC GIẢI BÀI TẬP CÓ SỬ DỤNG PTCBN:
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
Cám ơn quý thầy cô
và các em học sinh!