Câu hỏi và bài tập tổng kết chương II Nhiệt học

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Câu hỏi ôn tập

a. Các chất được cấu tạo như thế nào?

Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là nguyên tử, phân tử.

b. Nêu hai đặc điểm của nguyên tử và phân tử cấu tạo nên các chất đã học trong chương này.

Các nguyên tử, phân tử chuyển động không ngừng. Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách.

c. Giữa nhiệt độ của vật và chuyển động của nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật có mối liên hệ như thế nào.

Nhiệt độ của vật càng cao thì các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh.

d. Nhiệt năng của một vật là gì? Khi nhiệt độ của vật tăng thì nhiệt năng tăng hay giảm? Tại sao?

Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nhiệt độ càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh và nhiệt năng của vật càng lớn.

e. Có mấy cách làm thay đổi nhiệt năng? Tìm mỗi cách một thí dụ

Có hai cách làm thay đổi nhiệt năng là thực hiện công và truyền nhiệt.

f. Chọn các ký hiệu dưới đây cho chỗ trống thích hợp của bảng sau:

Dấu * nếu là cách truyền nhiệt chủ yếu của chất tương ứng.
Dấu + nếu là cách truyền nhiệt không chủ yếu của chất tương ứng.
Dấu - nếu không phải là cách truyền nhiệt của chất tương ứng.

g. Nhiệt lượng là gì? Tại sao đơn vị của nhiệt lượng là Jun?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay mất bớt đi. Vì là số đo nhiệt năng nên đơn vị của nhiệt lượng cũng là Jun như đơn vị của nhiệt năng.

h. Nói nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.độ có nghĩa gì?

Có nghĩa là: muốn cho 1kg nước nóng lên thêm 1 C cần cung cấp một nhiệt lượng là 4200J

i. Viết công thức tính nhiệt lượng và nêu tên và đơn vị các đại lượng có trong công thức này.

Công thức tính nhiệt lượng: \[Q=m.C.\Delta t\]
Trong đó:
- Q: Nhiệt lượng vật thu vào( J)
- m: Khối lượng của vật( kg)
- C: Nhiệt dung riêng của chất( J/ kg.K)
- Δt Độ tăng nhiệt độ ⁰C

j. Phát biểu nguyên lý truyền nhiệt. Nội dung nào của nguyên lý này thể hiện sự bảo toàn năng lượng?

Khi có hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì:

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 tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào. Nội dung thứ ba thể hiện sự bảo toàn năng lượng.

k. Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu là gì? Nói năng suất tỏa nhiệt của than đá là có nghĩa là gì?

Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu là đại lượng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn.
Nói năng suất tỏa nhiệt của than đá là 27.10⁶ J/Kg có nghĩa là 1kg than đá khi bị đốt cháy hoàn toàn sẽ tỏa ra một nhiệt lượng bằng 27.10⁶ J.

l. Tìm một thí dụ cho mỗi hiện tượng sau đây:

Truyền cơ năng từ vật này sang vật khác: Hòn bi thép lăn từ máng nghiêng xuống va chạm vào miếng gỗ làm miếng gỗ chuyển động ⇒ Hòn bi truyền động năng cho miếng gỗ.
Truyền nhiệt năng từ vật này sang vật khác: Thả một miếng nhôm đã được nung nóng vào một cốc nước lạnh ⇒ Miếng nhôm đã truyền nhiệt lượng cho cốc nước.
Cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng: Dùng tay cọ xát miếng đồng lên mặt bàn, miếng đồng nóng lên ⇒ Cơ năng của tay đã chuyển hóa thành nhiệt năng của miếng đồng.
Nhiệt năng chuyển hóa thành cơ năng: Đun nóng ống nghiệm ⇒ Không khí và hơi nước trong ống nghiệm nóng lên, dãn nở, đẩy nút bật lên và lạnh đi. ⇒ Nhiệt năng của không khí và hơi nước đã chuyển hóa thành động năng của nút.

m. Viết công suất tính hiệu suất của động cơ nhiệt.

Hiệu suất của động cơ nhiệt được xác định bằng tỉ số giữa phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công cơ học và nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra.

\[H=\frac{A}{Q}\]

Trong đó: A:
- Công mà động cơ thực hiện (J), có độ lớn bằng phần nhiệt lượng chuyển hóa thành cơ năng.
- Q: Nhiệt lượng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra (J)

2.2. Câu hỏi vận dụng

a. Tại sao có hiện tượng khuyếch tán? Hiện tượng khuyếch tán xảy ra nhanh lên hay chậm đi khi nhiệt độ giảm?

Vì giữa các nguyên tử, phân tử luôn chuyển động không ngừng và giữa chúng có khoảng cách.
Khi nhiệt độ giảm thì hiện tượng khuyếch tán xảy ra chậm đi.

b. Tại sao một vật không phải lúc nào cũng có cơ năng nhưng lúc nào cũng có nhiệt năng?

Vì lúc nào các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật cũng chuyển động không ngừng

c. Khi cọ xát miếng đồng lên mặt bàn thì miếng đồng nóng lên. Có thể nói miếng đồng đã nhận được nhiệt lượng không? Tại sao?

Không. Vì đây là hình thức truyền nhiệt bằng cách thực hiện công.

d. Đun nóng một ống nghiệm đã đậy nút kín có đựng một ít nước. Nước nóng dần tới một lúc nào đó thì nút ống nghiệm bị bật lên. Trong hiện tượng này, nhiệt năng của nước đã thay đổi bằng những cách nào; đã có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?

Nước nóng lên là do có sự truyền nhiệt từ bếp đun sang nước.
Nút bật lên là do nhiệt năng của hơi nước chuyển hóa thành cơ năng.

Bài 1: Dùng bếp dầu để đun sôi 2 lít nước ở 20⁰C đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5kg. Tính lượng dầu cần dùng. Biết chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu bị đốt cháy tỏa ra làm nóng ấm và nước đựng trong ấm. Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200J/kg.K; 880J/kg.K và năng suất tỏa nhiệt của dầu là: 44.10⁶J/Kg.

Hướng dẫn giải:

Nhiệt lượng do nước và nhôm thu vào là: Nhiệt lượng dầu đốt cháy tỏa ra là:

Q_thu=2.4200.80+0,5.880.80=707200J

Q_thu=Q_tỏa suy ra m=0.005(Kg)

Bài 2: Một ôtô chạy được một quãng đường dài 100km với lực kéo trung bình là 1400N, tiêu thụ hết 10lít (8kg) xăng. Tính hiệu suất của ôtô. Cho năng suất tỏa nhiệt của xăng là 46.10⁶J/Kg.

Hướng dẫn giải:

Công động cơ ô tô thực hiện là: \[A=F.S=1400.100000={{14.10}^{7}}J\]

Nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra là: \[Q=m.q={{8.46.10}^{6}}=36,{{8.10}^{7}}J\]

Hiệu suất của động cơ ô tô là: \[H=\frac{A}{Q}.100=\frac{{{14.10}^{7}}}{36,{{8.10}^{7}}}.100=0,38\]%

B. Bài tập ôn luyện

I. KHOANH TRÒN CHỮ ĐỨNG TRƯỚC CÂU MÀ EM CHO LÀ ĐÚNG.

1. Tính chất nào sau đây không phải là nguyên tử, phân tử?

A. Chuyển động hỗn độn không ngừng

B. Có lúc chuyển động, có lúc đứng yên

C. Giữa các nguyên tử, phân tử có khoảng cách

D. Chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.

Trả lời Chọn đáp án B. Có lúc chuyển động, có lúc đứng yên.

2. Trong các câu viết về nhiệt năng sau đây, câu nào không đúng?

A. Nhiệt năng là một dạng năng lượng.

B. Nhiệt năng của vật là nhiệt lượng vật thu vào hoặc tỏa ra.

C. Nhiệt năng của vật là tống động năng của các phân tử cấu tạo nên vật.

D. Nhiệt nàng của vật phụ thuộc nhiệt độ của vật.

Trả lời

Chọn đáp án B. Nhiệt năng của vật là nhiệt lượng vật thu vào hoặc tỏa ra.

3. Dẫn nhiệt là hình thức truyền nhiệt có thể xảy ra:

A. Chỉ ở chất lỏng

B. Chỉ ở chất rắn

C. Chỉ ở chất lỏng và chất rắn

D. Ở cả chất lỏng, chất rắn, chất khí.

Trả lời

Chọn đáp án D. ở cả chất lỏng, chất rắn, chất khí.

4. Đối lưu là hình thức truyền nhiệt có thể xảy ra:

A. Chỉ ở chất khí

B. Chỉ ở chất lỏng

C. Chỉ ở chất khí và chất lỏng

D. Ở cả chất khí, chất lỏng, chất rắn.

Trả lời

Chọn đáp án C. Chỉ ở chất khí và chất lỏng.

5. Nhiệt truyền từ bếp lò đến người đứng gần bếp lò chủ yếu bằng hình thức:

A. Dẫn nhiệt

B. Đối lưu

C. Bức xạ nhiệt

D. Dẫn nhiệt và đối lưu.

Trả lời

Chọn đáp án C. Bức xạ nhiệt.

II. TRẢ LỜI CÂU HỎI

1. Tại sao có hiện tượng khuyếch tán? Hiện tượng khuy tích tán xảy ra nhanh lên hay chậm đi khi nhiệt độ giảm?

Trả lời

Có hiện tượng khuếch tán là do các phân tử, nguyên tử có khoảng cách và chứng luôn chuyển động hỗn độn không ngừng. Khi nhiệt độ giảm, hiện tượng khuếch tán xảy ra chậm đi.

2. Tại sao một vật không phải lúc nào cũng có cơ năng nhưng lúc nào cũng có nhiệt năng?

Trả lời

Vì các phân tử, nguyên tử cấu tạo nên vật luôn chuyến động hỗn độn không ngừng nôn vật luôn có nhiệt năng.

3. Khi cọ xát một miếng đồng trôn mặt bàn thì miếng đồng nóng lên. Có thể nói là miếng đồng đã nhận được nhiệt lượng không? Tại sao?

Trả lời

Không thể nói là miếng đồng đã nhận được nhiệt lượng vì trong trường hợp này hình thức truyền nhiệt là bằng cách thực hiện công.

4. Đun nóng một ống nghiệm đậy kín có đựng một ít nước. Nước nóng dần và tới một lúc nào đó nút ống nghiệm bị bật lên. Trong hiện tượng này nhiệt năng của nước thay đổi bằng những cách nào; đã có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng nào sang dạng nào?

Trả lời

- Nước nóng dần lên là do có sự truyền nhiệt từ bếp đun sáng nước.

- Khi nút bật lên là do nhiệt năng của hơi nước chuyển hóa thành cơ năng.

III. GIÁI BẢÍ TẬP

1. Dùng bếp dầu để đun sôi 2 lít nước ở 20°C đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5kg. Tính lượng dầu cần dùng. Biết chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu bị dốt chảy tỏa ra làm nóng ấm và nước đun trong ấm.

Giải

- Nhiệt lượng do nước thu vào là:

Q₂ = m₂.c₂(t - t₂) = 2.4200(100 - 20) = 672000J

- Nhiệt lượng do ấm thu vào là:

Q₃ = m₃c1(t - t2) = 0,5.880(100 - 20) = 35200J

- Nhiệt lượng do dầu tỏa ra: Q1 = q.m₁ Ta có: 30/100 Q₁ = Q₂ + Q₃

=> Q₁= 100.(672000 + 35200)/30 = 2357333,33J

Khối lượng dầu cần dùng là: m = Q₁/q = 2357333 33/46.106 = 0,0512kg

2. Một ô tô chạy được một quãng đường dài 100 km với lực kéo trung bình là 1400 N, tiêu thụ hết 10 lít (khoảng 8kg) xăng. Tính hiệu suất của ô tô.

Giải

Công ô tô thực hiện là:

A = F.S = 1400.100000 = 14.107J