Công thức tính nhiệt lượng

A. Tóm tắt lý thuyết

1. Nhiệt lượng của một vật thu vào để nóng lên phụ thuộc những yếu tố nào?

Dự đoán: Phụ thuộc 3 yếu tố:

Khối lượng của vật
Độ tăng nhiệt của vật
Chất cấu tạo nên vật.

1.1. Quan hệ giữa nhiệt lượng thu vào để vật cần nóng lên với khối lượng của vật.

C1: Yếu tố nào ở hai cốc được giữ giống nhau, yếu tố nào được thay đồi? Tại sao phải làm như thế ?

Độ tăng nhiệt độ và chất cấu tạo lên vật được giữ giống nhau, khối lượng khác nhau. Mục đích để tìm mối quan hệ giữa nhiệt lượng và khối lượng

⇒ Kết luận: Nhiệt lượng thu vào để làm nóng vật lên phụ thuộc vào khối lượng. Khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng thu vào của vật càng lớn.

1.2. Quan hệ giữa nhiệt lượng thu vào để làm nóng vật lên với độ tăng nhiệt độ

C3: Trong thí nghiệm phải giữ khối lượng và chất cấu tạo nên vật là giống nhau. Muốn vậy hai cốc phải đựng cùng một lượng nước.

C4: Cho độ tăng nhiệt độ khác nhau. Muốn vậy phải để cho nhiệt độ cuối của 2 chất khác nhau bằng cách cho thời gian đun khác nhau

⇒ Kết luận: Độ tăng nhiệt độ càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn.

1.3. Quan hệ giữa nhiệt lượng thu vào để làm nóng vật lên với chất làm vật

C6: Những yếu tố nào thay đổi, không thay đổi ? Trong thí nghiệm : Khối lượng không đổi, độ tăng nhiệt độ giống nhau, chất làm vật khác nhau.

⇒ Kết luận: Nhiệt lượng thu vào để vật nóng lên phụ thuộc vào chất làm vật.

2. Công thức tính nhiệt lượng

Công thức tính nhiệt lượng: Q=m.C.Δt

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( ^oC)
Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thu vào để làm cho 1kg chất đó tăng thêm 1^oC

3. Bài tập minh họa

Bài 1: Tính nhiệt lượng cần truyền cho 5 kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20^oC lên 50^oC Hướng dẫn giải:

Áp dụng công thức Q=m.C.Δt

Thay số ta có:

Q=5.380.(50−20)=57000(J).

Vậy nhiệt lượng cần truyền cho 5kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20^oC lên 50^oC là

Q = 57000 ( J ) Q=57000(J)

Bài 2: Một ấm đun nước bằng nhôm khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước ở nhiệt độ 25^oC . Muốn đun sôi ấm nước này cần nhiệt lượng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Nhiệt lượng cần truyền nhôm nóng lên 75^oC

Q₁=m₁.C₁.Δt = 0,5.880.75 = 33.000 (J)

Nhiệt lượng cần truyền nước nóng lên 75^oC Q₂=m₂.C₂.Δt = 2.4200.75 = 630.000 (J) Nhiệt lượng cần truyền ấm nước nóng lên 75^oC Q=Q₁+Q₂ = 33000 + 630000 = 663.000 (J)

B. Giải bài tập trong sách giáo khoa

Giải bài tập 1 trang 84 SGK vật lý 8: Đé kiểm tra mối quan hệ giừa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và khối lượng của vật, người ta có thề làm thí nghiệm vẽ ở hình bên. Dùng đèn cồn lần lượt đun 2 khối lượng nước khác nhau, 50 g và 100 g, đựng trong 2 cốc thủy tinh giống nhau, để nước ở trong các cốc đều nóng lên thêm 20°c. Tiến hành thí nghiệm và kết quả thu được ghi ở bảng:

Trong thí nghiệm trên, yếu tố nào ở hai cốc giữ giống nhau, yếu tố nào được thay đổi? Tại sao phải làm như thế? Hãy tìm số thích họp cho các chỗ trống ở hai cột cuối của bảng. Biết nhiệt lượng của ngọn lửa đèn còn truyền cho nước tỉ lệ với thời gian đun.

Trả lời

Độ tăng nhiệt độ và chất làm vật (nước) được giữ giống nhau. Khối lượng thay đổi. Làm như vậy mới tìm hiểu được môi quan hệ giữa nhiệt lượng và khôi lượng.

Ta có: m₁ = 1/2m₂ và Q₁ = 1/2Q₂

Giải bài tập 2 trang 84 SGK vật lý 8: Từ thí nghiệm trên (câu 1), có thể kết luận gì về mối quan hệ giữa .nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và khối lượng của vật?

Trả lời

Khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng cần cung cấp càng lớn.

Giải bài tập 3 trang 84 SGK vật lý 8: Trong thí nghiệm (câu hỏi 1), để tìm mối quan hệ giừa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải giữ không đổi những yếu tố nào? Muốn vậy phải làm thế nào?

Trả lời

Cần phải giữ khôi lượng và chất làm vật giống nhau. Muôn vậy, hai cốc phải đựng cùng một lượng nước giông nhau.

Giải bài tập 4 trang 84 SGK vật lý 8: Trong thí nghiệm (câu hỏi 1), để tìm mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ cần phải thay đổi yếu tố nào? Muốn vậy phải làm thế nào? Trong thí nghiệm như hình vẽ bên dưới, thí nghiệm làm với 2 cốc, mỗi cốc đựng 50 g nước, được lần lượt đun nóng bằng đèn cồn trong 5 phút, 10 phút. Kết quả ghi ở bảng dưới đây:

Hãy tìm số thích hợp cho các ô trống ở cột 2 cột cuối của bảng

Trả lời

Cần phải thay đổi độ tăng nhiệt độ của hai cô'c khác nhau. Muốn vậy thời gian đun hai cốc phải khác nhau.

Ta có: t₁ = -1/2t₂ và Q₂ = 1/2Q₂

Giải bài tập 5 trang 85 SGK vật lý 8: Từ thí nghiệm trên, có thể rút ra kết luận gì về mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ?

Trả lời

Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên càng lớn thì độ tăng nhiệt độ của vật cũng càng lớn.

Giải bài tập 6 trang 85 SGK vật lý 8: Để kiểm tra sự phụ thuộc của nhiệt lượng vật cần thu vào đế nóng lên vói chất làm vật người ta làm thí nghiệm như hình vẽ: Dùng đèn còn nung nóng 50 gam bột băng phiến và 50 gam nước cùng nóng lên thêm 20°c. Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng dưới. Trong thí nghiệm này những yếu tố nào thay đổi, không đổi? Điền dấu thích hợp (=, >, <, *) vào ô trống của cột của bảng.

Trả lời

Khối lượng và độ tăng nhiệt độ không đổi Chất làm vật thay đổi Ta có: Q1 > Q2

Giải bài tập 7 trang 85 SGK vật lý 8: Nhiệt lượng vật cần thu vào đế nóng lên có phụ thuộc chất làm vật không?

Trả lời

Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên có phụ thuộc vào chất làm vật.

Giải bài tập 8 trang 86 SGK vật lý 8: Muốn xác định nhiệt lượng vật thu vào cần tra bảng để biết độ lớn của đại lượng nào và đo độ lớn của những đại lượng nào, bằng những dụng cụ nào?

Trả lời

Muốn xác định nhiệt lượng vật thu vào cần tra bảng để biết độ lớn của nhiệt dung riêng của chất làm vật và đo độ lớn của khối lượng bằng cân, độ tăng nhiệt độ bằng nhiệt kế. Giải bài tập 9 trang 86 SGK vật lý 8: Tính nhiệt lượng cần truyền cho 5kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20°C lên 50°C.

Trả lời

Nhiệt lượng cần truyền cho 5kg đồng để tăng nhiệt độ từ 20°C lên 50°C là:

Q = m.c(t₂ - t₁) = 5.380(50 - 20) = 57000J = 57 kJ.

Giải bài tập 10 trang 86 SGK vật lý 8: Một ấm đun nước bằng nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2 lít nước ở 25°C. Muốn đun sôi ấm nước này cần một nhiệt lượng bằng bao nhiêu?

Trả lời

Khi nước sôi thì nhiệt độ của ấm và của nước đều bằng 100°C

Nhiệt lượng nước cần thu vào để nước nóng lên 100°C là:

Q_i = m_i.C_i.t = 2.4200.(100 - 25) = 630000J

Nhiệt lượng ấm cần thu vào đế ấm nóng lên 100°c là:

Q₂ = m₂.c₂.t = 0,5.880.(100 - 25) = 33000J

Nhiệt lượng tổng cộng cần cung cấp là:

Q = Q₁ + Q₂ = 63000 + 33000 = 663000J = 663 kJ.

C. GIẢI BÀI TẬP

B1. Có bốn hình A, B, C, D đều đựng nước ở cùng một nhiệt độ. Sau khi dùng các đèn cồn giống hệt nhau để đun các bình này trong 5 phút (hình dưới), người ta thấy nhiệt độ nước trong các bình khác nhau. 1. Hỏi nhiệt đô ở bình nào cao nhất?

A. Bình A. B. Bình B. C. Bình C D. Bình D.

2. Yếu tố nào làm cho nhiệt độ của nước ở các bình trở nên khác nhau?

A. Thời gian đun.

B. Nhiệt lượng từng bình nhận được.

C. Lượng chất lỏng chứa trong từng bình.

D. Loại chất lỏng chứa trong từng bình.

Trả lời

1. Chọn câu A: Bình A.

2. Chọn câu C: Lượng chất lỏng chứa trong từng bình.

B2. Để đun nóng 5 lít nước từ 20°c lên 40°c cần bao nhiêu nhiệt lượng?

Trả lời

Nhiệt lượng cần cung cấp là: Q = mct = 5.4200.20 = 420000J = 420kJ

B3. Người ta cung cấp cho 10 lít nước một nhiệt lượng là 840J. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ?

Trả lời

Nhiệt độ nước nóng thêm là: t = Q/m/c = 840000/10/4200 = 20°C

B4. Một ấm nhôm khối lượng 400g chứa 1 lít nước. Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết đế đun sôi nước, biết nhiệt độ ban đầu của ấm và nước là 20°c.

Trả lời

Nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để đun sôi nước là:

Q = Q_ấm + Q_nước = 0,4.880.80 + 1.4200.80 = 28160 + 336000 = 364160J

B5. Tính nhiệt dung riêng của một kim loại, biết rằng phải cung cấp cho 5kg kim loại này ở nhiệt độ 20°c một nhiệt lượng khoảng 59kJ để nó nóng lên đến 50°c. Kim loại đó tên là gì?

Trả lời

Nhiệt dung riêng của một kim loại là: c = Q/mt= 59000/5(50-20) = 393J/kg.K. Tra bảng ta biết kim loại này là đồng.

B6. Hình bên vẽ các đường biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của cùng một khối lượng nước, đồng, sắt được đun trên những bếp tòa nhiệt như nhau. Hỏi đường biểu diễn nào tương ứng với nước, với đồng, với sắt?

Trả lời

Đường I: nước; đường II: đồng; đường III: sắt.

B7*. Đầu thép của một búa máy có khôi lượng 12kg nóng lên thêm 20°c sau 1,5 phút hoạt động. Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của búa máy chuyển thành nhiệt năng của đầu búa. Tính công và công suất của búa. Lấy nhiệt dung riêng của thép là 460J/kg.K.

Trả lời

Nhiệt lượng đầu búa nhận được là:

Q = mc(t₁- t₂) = 12.460.20 = 110400J

Công của búa máy thực hiện trong 1,5 phút là:

A = Q.100/40 = 110400.100/40=276000J

Công suất của búa là: P = A/t = 276400/90 = 3067W ≈ 3kW.