Bồi dưỡng HSG Vật Lý phần nhiệt học

Tuyển Tập các bài nhiệt học

Luyện Thi học sinh Giỏi lớp 9














Bài 1: Trong một bình nhiệt lượng kế có chứa nước đá nhiệt độ t1 = -50C. Người ta đổ vào bình một lượng nước có khối lượng m = 0.5kg ở nhiệt độ t2 = 800C. Sau khi cân bằng nhiệt thể tích của chất chứa trong bình là V = 1,2 lít. Tìm khối lượng của chất chứa trong bình. Biết khối lượng riêng của nước và nước đá là Dn = 1000kg/m3 và Dd = 900kg/m3, nhiệt dung riêng của nước và nước đá là 4200J/kgK, 2100J/kgK, nhiệt nóng chảy của nước đá là 340000J/kg.
Giải: Nếu đá tan hết thì khối lượng nước đá là:
Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tan hết là:
Nhiệt lượng do nước toả ra khi hạ nhiệt độ từ 800C đến 00C là:

Nhận xét do Q2 < Q1nên nước đá không tan hết, đồng thời Q2 > nên trong bình tồn tại cả nước và nước đá. Suy ra nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 00C
Khối lượng nướcđá dã tan là:
Sau khi cân bằng nhiệt:
Khối lượng nước trong bình là:
Thể tích nước đá trong bình là:
Khối lượng nước đá trong bình là:
Vậy khối lượng của chất trong bình là:
Bài 2: Hai bình thông nhau chứa chất lỏng tới độ cao h. Bình bên phải có tiết diện không đổi là S. Bình bên trái có tiết diện là 2S tính tới độ cao h còn trên độ cao đó có tiết diện là S. Nhiệt độ của chất lỏng ở bình bên phải được giữ không đổi còn nhiệt độ chất lỏng ở bình bên trái tăng thêm C. Xác định mức chất lỏng mới ở bình bên phải. Biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 10C thì thể tích chất lỏng tăng thên β lần thể tích ban đầu. Bỏ qua sự nở của bình và ống nối.
Giải: Gọi D là khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ ban đầu. Khi tăng nhiệt độ thêm C thì khối lượng riêng của nước là gọi mực nước dâng lên ở bình bên trái là và ở bình bên phải là do khối lượng nước được bảo toàn nên ta có:
(1)
Khi nước trong bình ở trạng thái cân bằng thì áp suất tại hai đáy phải bằng nhau, ta có phương trình:
(2)
Từ (1) và (2) Ta có bỏ qua ở mẫu vì 1 Do đó mực nước ở bình phải là

Bài 3: Trong một cục nước đá lớn ở 00C có một cái hốc với thể tích V = 160cm3 . Người ta rốt vào hốc đó 60g nước ở nhiệt độ 750C. Hỏi khi nước nguội hẳn thì thể tích hốc rỗng còn lại bao nhiêu? Cho khối lượng riêng của nước và nước đá lần lượt là Dn = 1g/cm3,
Dd = 0,9g/cm3. Nhiệt nóng chảy của nước đá là: ( = 3,36.105 J/kg.
Giải:
Do khối đá lớn ở 00C nên khi đổ 60g nước vào thì nhiệt độ của nước là 00C. Nhiệt lượng do nước toả ra để nguội đến 00C là:
Nhiệt lượng này làm tan một lượng nước đá là:
Thể tích phần đá tan là:
Thể tích