Bài 25. Phương trình cân bằng nhiệt

Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
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.
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
Các thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được trong đời sống và kỹ thuật và tự nhiên cho thấy khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
1. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật cvó nhiệt độ thấp hơn.
2. Sự truyền nhiệt xãy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại.
3. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
II. Phương trình cân bằng nhiệt
Q tỏa ra = Q thu vào
Nhiệt lượng tỏa ra được tính bằng công thức Q = m.c.(t1 – t2), với t1 là nhiệt độ ban đầu còn t2 là nhiệt độ cuối cùng của quá trình truyền nhiệt.
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt
Thả một quả cầu nhôm có khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 100oC và một cốc nước ở nhiệt độ 20oC. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 25oC. Tính khối lượng nước, coi như chỉ quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt
Các thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được trong đời sống và kỹ thuật và tự nhiên cho thấy khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
1. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật cvó nhiệt độ thấp hơn.
2. Sự truyền nhiệt xãy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại.
3. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
II. Phương trình cân bằng nhiệt
Q tỏa ra = Q thu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt
Tóm tắt:
m1 = 0,15kg
c1 = 880J/kg.độ.
t1 = 100oC
t = 25oC
c2 = 4 200J/kg.độ
t2 = 20oC
m2?
Nhiệt lượng do quả cầu nhôm tỏa ra:
Q1 = m1.c1.(t1 – t) = 0,15.880.(100-25) = 9 900(J)
Nhiệt lượng do nước thu vào:
Q2 = m2.c2.(t – t2)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
Q1 = Q2  m2.c2.(t – t2) = 9 900
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt
Các thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được trong đời sống và kỹ thuật và tự nhiên cho thấy khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
1. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật cvó nhiệt độ thấp hơn.
2. Sự truyền nhiệt xãy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại.
3. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
II. Phương trình cân bằng nhiệt
Q tỏa ra = Q thu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt
IV. Vận dụng
C1 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 phòng. (30oC)
0,2.c (100 - t) = 0,3 .c (t – 30)  t = 58oC
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt
Các thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được trong đời sống và kỹ thuật và tự nhiên cho thấy khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
1. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật cvó nhiệt độ thấp hơn.
2. Sự truyền nhiệt xãy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại.
3. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
II. Phương trình cân bằng nhiệt
Q tỏa ra = Q thu 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 80oC xuống 20oC. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ?
Nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng đồng tỏa ra.
Q = m.c (t1 – t2)= 0,5 .380 .(80 – 20) = 11400(J)
Độ tăng nhiệt độ của nước.
Q = m.c.∆t = 11400  ∆t = 5,4oC
Bài 25: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NHIỆT
I. Nguyên lý truyền nhiệt
Các thí nghiệm cũng như hiện tượng quan sát được trong đời sống và kỹ thuật và tự nhiên cho thấy khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:
1. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật cvó nhiệt độ thấp hơn.
2. Sự truyền nhiệt xãy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại.
3. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
II. Phương trình cân bằng nhiệt
Q tỏa ra = Q thu vào
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt
IV. Vận dụng
C3 Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 13oC. Một miếng kim loại có khối lượng 400g được nung nóng đến 100oC. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 20oC. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lây nhiệt dung riêng của nước là 4 190J/kg. độ
Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra:
Q1 = m1.c.(t1 – t) = 0,4.c.(100-20) = 32c (J)
Nhiệt lượng do nước thu vào:
Q2 = m2.c2.(t – t2) = 0,5.4190.(20-13) = 14665 (J)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q1 = Q2
32c = 14665  c = 458 (J/kg. độ)