Bài 25. Phương trình cân bằng nhiệt

Nhiệt liệt chào mừng
Các các thầy cô giáo về dự tiết học
Môn Vật Lý lớp 8
Tiết 30: Bài 25 – PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
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 = t2– t1
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 0C (*K )
là nhiệt dung riêng ( J/Kg.K )
Quan sát hình sau
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.



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
TIẾT. 30: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
II - Phương trình cân bằng nhiệt :
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 = t1- t2
với t1là nhiệt độ đầu
t2 là nhiệt độ cuối
Trong đó : t = t2- t1
với t1là nhiệt độ đầu
t2 là nhiệt độ cuối
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
TIẾT 30: 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.












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 )
C1:
a)- Hãy dùng phương trình cân 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
m1 = 200g = 0,2Kg
m2 = 300g = 0,3Kg
t1 = 100oC
t2 = nhiệt độ phòng (25oC)
------------------------
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 – 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 = 55oC
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 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.C2. t2
11400 = 0,5.4200. t2
t2 = 5,43oC
ĐS : Q2 = 11400 J và nước nóng thêm 5,43oC
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?
IV - Vận dụng:
Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra
Q1 = m1C1( t1 – t ) = 0,4.C1.( 100 – 20 )
Nhiệt lượng nước thu vào: Q2 = m2.C2. t
= 0,5 . 4190 . ( 20 – 13 ) = 14665 (J )
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
Q2 = Q1
0,4.C1.80 = 14665(J)
C1 = 14665 : 32 = 458,281
J/ kg K
Kim loại đó là Thép
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
Qtỏa = Qthu
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
Cho ba vật giống hệt nhau:
Vật A có nhiệt độ: 100 0C
Vật B có nhiệt độ: 0 0C
Vật C có nhiệt độ: 0 0C
Theo nguyªn lÝ truyÒn nhiÖt, c¸c em h·y t×m c¸ch cho chóng tiÕp xóc nhau sao cho kÕt qu¶ cuèi cïng mµ vËt B & vËt C l¹i cã nhiÖt ®é cao h¬n vËt A?
Chóc c¸c em thµnh c«ng.
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?