Tìm hiểu lý thuyết đầy đủ về Phương trình cân bằng nhiệt trong Vật lý lớp 8

Buzz

Nội dung bài viết

1. Nhiệt lượng là gì?

2. Phương trình cân bằng nhiệt

3. Bài tập thực hành

Xem thêm

Phương trình cân bằng nhiệt là kiến thức cơ bản trong chương trình Vật lý 8, thường xuyên xuất hiện trong các bài tập và đề thi liên quan đến nhiệt lượng. Hãy cùng Mytour khám phá chi tiết về phương trình cân bằng nhiệt dưới đây.

1. Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là lượng nhiệt năng mà một vật nhận thêm hoặc mất đi trong quá trình trao đổi nhiệt. Nhiệt lượng hấp thụ phụ thuộc vào ba yếu tố: khối lượng của vật, độ thay đổi nhiệt độ và bản chất của vật liệu.

$Q = m.c.\Delta t$

Cụ thể như sau:

Q: Nhiệt lượng (Joule)

m: Khối lượng của vật (kg)

$\Delta t: Biến đổi nhiệt độ$ $\Delta t: Chênh lệch nhiệt độ$ ₂₁₁₂

c: Nhiệt dung riêng của vật liệu (J/kg.K)

Nguyên lý truyền nhiệt:

- Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn

- Quá trình truyền nhiệt tiếp tục cho đến khi nhiệt độ của hai vật trở nên bằng nhau thì ngừng lại

- Nhiệt lượng mà một vật phát ra bằng với lượng nhiệt mà vật khác hấp thụ

Trong cuộc sống và kỹ thuật, nguyên lý truyền nhiệt được ứng dụng phổ biến trong việc đốt than, củi, dầu để cung cấp nhiệt cho các vật liệu khác trong các mục đích như đun sôi, nung nóng, và nhiều ứng dụng khác.

2. Phương trình cân bằng nhiệt

Công thức cân bằng nhiệt: Q_{phát ra}= Q_{hấp thụ.}

$\Delta t$ $\Delta t$

3. Bài tập thực hành

Để giải các bài tập về cân bằng nhiệt một cách chính xác, bạn có thể tham khảo các bước dưới đây:

Bước 1: Xác định vật nào tỏa nhiệt và vật nào hấp thụ nhiệt dựa trên nguyên tắc: Nhiệt năng luôn chuyển từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Do đó, vật có nhiệt độ cao hơn là vật tỏa nhiệt, và vật có nhiệt độ thấp hơn là vật hấp thụ nhiệt.

Bước 2: Áp dụng công thức để tính nhiệt lượng tỏa ra từ vật

Bước 3: Áp dụng công thức để tính nhiệt lượng hấp thụ vào vật

Bước 4: Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt để xác định đại lượng cần tìm

Bài 1: Điều nào sau đây là đúng theo nguyên lý truyền nhiệt?

A. Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ thấp hơn sang vật có nhiệt độ cao hơn

B. Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

C. Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt dung cao hơn sang vật có nhiệt dung riêng thấp hơn

D. Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt dung riêng thấp hơn sang vật có nhiệt dung riêng cao hơn

Đáp án: B. Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

Bài 2

: Nếu không tính đến sự trao đổi nhiệt với môi trường (như không khí, cốc đựng,...) thì khi xảy ra cân bằng nhiệt, nhiệt độ t của hai chất lỏng sẽ có giá trị bằng

$\frac{t_{2}+t_{1}}{2}$ $\frac{t_{2}+t_{1}}{2}$ $\frac{t_{2}+t_{1}}{2}$

D. t = t₁ + t₂

Đáp án: Chọn B.

Bài 3: Khi hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau thì:

A. Quá trình truyền nhiệt sẽ dừng lại khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau

B. Quá trình truyền nhiệt sẽ dừng lại khi nhiệt độ của một vật đạt 0 độ C

C. Quá trình truyền nhiệt tiếp tục cho đến khi năng lượng nhiệt của hai vật bằng nhau

D. Quá trình truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt dung riêng của hai vật bằng nhau

Đáp án: Chọn A. Sự truyền nhiệt dừng lại khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau.

Bài 4: Nhiệt lượng là:

A. Đại lượng chỉ xuất hiện khi có sự thực hiện công

B. Đại lượng tăng khi nhiệt độ tăng và giảm khi nhiệt độ giảm

C. Một dạng năng lượng, đơn vị đo là jun

D. Phần nhiệt năng mà vật tiếp nhận hoặc mất đi khi có sự truyền nhiệt

Bài 5: Nhiệt dung riêng của rượu là 2500 J/kg.K. Điều này có ý nghĩa gì?

A. Để làm tăng nhiệt độ của 1 kg rượu lên đến nhiệt độ bay hơi, cần cung cấp cho nó một lượng nhiệt là 2500J

B. Khi 1 kg rượu đông đặc, sẽ giải phóng nhiệt lượng 2500J

C. Để tăng nhiệt độ của 1 kg rượu lên 1 độ, cần cung cấp cho nó 2500J nhiệt lượng

D. Nhiệt lượng chứa trong 1 kg rượu ở nhiệt độ bình thường

Bài 6: Cho 738 gam nước ở nhiệt độ 15 độ C vào một bình nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100 gam, rồi thêm vào đó một miếng đồng nặng 200 gam ở nhiệt độ 100 độ C. Nhiệt độ cân bằng cuối cùng là 17 độ C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg.K. Tính nhiệt dung riêng của đồng?

Hướng dẫn giải:

Miếng đồng có nhiệt độ cao hơn sẽ giải phóng nhiệt, trong khi bình nhiệt lượng kế và nước ở nhiệt độ thấp hơn sẽ hấp thụ nhiệt

Nhiệt lượng mà miếng đồng tỏa ra là: Q₁ = 16,6 c₂ (J)

Nhiệt lượng mà nước hấp thụ là: Q₂ = 6178,536 (J)

Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế nhận được là: Q₃ = 0,2 c₂ (J)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt Q₁ = Q₂ + Q₃ dẫn đến c₁ = 376,74 J/kg.K

Bài 7. Ba miếng kim loại gồm chì, nhôm và đồng cùng khối lượng đã được thả vào một cốc nước nóng. So sánh nhiệt độ cuối cùng của ba miếng kim loại này

A. Nhiệt độ của cả ba miếng kim loại là như nhau

B. Nhiệt độ của miếng nhôm là cao nhất, tiếp theo là miếng đồng, và cuối cùng là miếng chì

C. Nhiệt độ của miếng chì là cao nhất, sau đó đến miếng đồng, và cuối cùng là miếng nhôm

D. Nhiệt độ của miếng đồng là cao nhất, tiếp theo là miếng nhôm, và cuối cùng là miếng chì

Đáp án: Chọn A. Nhiệt độ của cả ba miếng kim loại là như nhau.

Bài 8: Một miếng đồng nặng 0,5 kg được thả vào 500g nước. Miếng đồng nguội từ 80 độ C xuống 20 độ C. Tính lượng nhiệt mà nước nhận được và sự gia tăng nhiệt độ của nước.

Tóm tắt:

Miếng đồng giải phóng nhiệt: m₁ = 0,5 kg; c₁ = 380 J/kg.K; t₁ = 80 độ C

Nước hấp thụ nhiệt: m₂ = 500 g = 0,5 kg; c₂ = 4200 J/kg.K

Cân bằng: t = 20 độ C

$\Delta t_{2}$

Giải thích: Lượng nhiệt mà nước nhận được chính bằng lượng nhiệt mà miếng đồng giải phóng:

Q₂ = Q₁ = m₁ . c₁ . (t₁ - t) = 0,5 . 380 . (80 - 20) = 11400 (J)

Nhiệt độ của nước tăng thêm 5,43^oC

Bài 9: Ba miếng kim loại bằng chì, nhôm và đồng, tất cả đều được nung nóng đến 100 độ C và thả vào cùng một cốc nước lạnh. So sánh lượng nhiệt mà từng miếng kim loại truyền vào nước.

A. Tổng nhiệt lượng từ cả ba miếng kim loại truyền vào nước là như nhau

B. Miếng nhôm truyền nhiều nhiệt nhất vào nước, tiếp theo là miếng đồng và miếng chì

C. Miếng chì truyền nhiệt nhiều nhất vào nước, sau đó là miếng đồng và miếng nhôm

D. Miếng đồng truyền nhiệt nhiều nhất vào nước, tiếp theo là miếng nhôm và miếng chì

Đáp án: Chọn B. Miếng nhôm truyền nhiệt vào nước nhiều nhất, sau đó là miếng đồng, và cuối cùng là miếng chì.

Bài 10: Một nhiệt lượng kế chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 15 độ C. Nước sẽ nóng lên bao nhiêu độ khi cho vào nhiệt lượng kế một quả cân bằng đồng nặng 500g được đun nóng đến 100 độ C? Lấy nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K và của nước là 4200 J/kg.K. Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho nhiệt lượng kế và môi trường xung quanh.

Hướng dẫn giải:

Quả cân có nhiệt độ cao hơn nên sẽ truyền nhiệt cho nước, đến khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của quả cân và nước sẽ bằng nhau và đều bằng t.

Nhiệt lượng do quả cân truyền ra: Q₁ = 190 (100 - t)

Nhiệt lượng mà nước hấp thụ: Q₂ = 8400 (t - 15)

Phương trình cân bằng nhiệt: Q₁ = Q₂ => 190 (100 - t) = 8400 (t - 15) => t xấp xỉ 16,88 độ C

Vậy nước sẽ nóng lên đến 16,88 độ C

Bài 11: Khi thả một miếng kim loại nhôm đã được đun nóng vào nước lạnh, câu nào dưới đây trái ngược với nguyên lý truyền nhiệt?

A. Nhôm truyền nhiệt cho nước cho đến khi nhiệt độ của nhôm và nước trở nên bằng nhau

B. Khi nhiệt năng của miếng nhôm giảm, nhiệt năng của nước sẽ tăng tương ứng

C. Khi nhiệt độ của miếng nhôm giảm bao nhiêu thì nhiệt độ của nước cũng tăng bấy nhiêu

D. Nhiệt lượng mà miếng nhôm giải phóng bằng với nhiệt lượng mà nước hấp thụ

Đáp án: Chọn C. Khi nhiệt độ của miếng nhôm giảm bao nhiêu thì nhiệt độ của nước cũng tăng bấy nhiêu.

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]