Phương pháp và bài tập nội năng và sự biến thiên nội năng ( Có lời giải chi tiết)

Cập nhật lúc: 16:04 14-09-2017 Mục tin: Vật lý lớp 10


Nội năng là gì? Năng lượng mà chúng ta sử dụng hàng này là dạng năng lượng gì, chúng được tạo ra và chuyển hóa như nào bài biết sẽ giải thích cặn kẽ cho các em hiểu và vận dụng tốt nhất vào bài học cũng như thực tiễn cuộc sống.

NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG

A. Phương pháp giải bài toán về sự truyền nhiệt giữa các vật

+ Xác định nhiệt lượng toả ra và thu vào của các vật trong quá trình truyền nhiệt thông qua biểu thức:   Q = mc∆t

             +Viết phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu

             + Xác định các đại lượng theo yêu cầu của bài toán.

Lưu ý:  + Nếu ta sử dụng biểu thức ∆t = ts – tt thì Qtoả = - Qthu

             + Nếu ta chỉ xét về độ lớn của nhiệt lượng toả ra hay thu vào thì Qtoả = Qthu, trong trường hợp này, đối với vật thu nhiệt thì ∆t = ts - tt  còn đối với vật toả nhiệt thì ∆t = tt – ts 

B. Bài tập vận dụng

Bài 1: Một bình nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 0,118kg nước ở nhiệt độ 20oC. Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2kg đã được đun nóng tới nhiệt độ 75oC. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 920J/kgK; nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kgK; và nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kgK. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh.

          Giải:  Gọi t là nhiệt độ lúc cân bằng nhiệt.

Nhiệt lượng của sắt toả ra khi cân bằng:   Q1 = mscs(75 – t) = 92(75 – t)  (J)

Nhiệt lượng của nhôm và nước thu vào khi cân bằng nhiệt:   Q2 = mnhcnh(t – 20) = 460(t – 20) (J)

                        Q­3 = mncn(t – 20) = 493,24(t – 20) (J)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu  : 92(75 – t) = 460(t – 20) + 493,24(t – 20)

<=> 92(75 – t) = 953,24(t – 20)              Giải ra ta được t ≈ 24,8oC

Bài 2: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau có khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,4oC. Người ta thả một miếng kim loại có khối lượng 192g đã đun nóng tới nhiệt độ 100oC vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của miếng kim loại, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC.Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường xung quanh và biết nhiệt dung riêng của đồng thau là 128J/kgK và của nước là 4180J/kgK.

             Giải :  Nhiệt lượng toả ra của miếng kim loại khi cân bằng nhiệt là:Q1 = mkck(100 – 21,5) = 15,072ck (J)

Nhiệt lượng thu vào của đồng thau và nước khi cân bằng nhiệt là:Q2 = mđcđ(21,5 – 8,4) = 214,6304 (J)

            Q3 = mncn(21,5 – 8,4) =11499,18  (J)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu :15,072ck = 214,6304 + 11499,18  ta được ck = 777,2J/kgK.

Bài 3: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105kg được đun nóng tới 1420C vào một cốc đựng nước ở 200C, biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 420C. Tính khối lượng của nước trong cốc, biết nhiệt dung riêng của nước là 880J/kg.K và của nước là 4200J/kg.K.

Giải - Nhiệt lượng do miếng nhôm tỏa ra  Q1 = m1c1(142– 42)

- Nhiệt lượng do nước thu vào:   Q2 = m2c2(42 - 20)

- Theo PT cân bằng nhiệt:    Q1 = Q2 m1c1(142– 42)=m2c2(42 - 20)    \(\Rightarrow {m_2} = {{{m_1}{c_1}.100} \over {22.4200}} = 0,1kg\)

Bài 4: Một cốc nhôm có khối lượng 120g chứa 400g nước ở nhiệt độ 24oC. Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng 80g ở nhiệt độ 100oC.  Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/Kg.K, của đồng là 380 J/Kg.K và của nước là 4,19.103. J/Kg.K.

                       Giải- Gọi t là nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt.

     - Nhiệt lượng do thìa đồng tỏa ra là           Q1 = m1 c1 (t1 – t)

     - Nhiệt lượng do cốc nhôm thu vào là   Q2 = m2 c2 (t – t2)

     - Nhiệt lượng do nước thu vào là          Q3 = m3 c3 (t – t2)

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:Q1 = Q2 + Q3

 m1 c1 (t1 – t) = m2 c2 (t – t2) + m3 c3 (t – t2)= >\(t = {{{m_1}.{c_1}.{t_1} + {m_2}.{c_2}.{t_2} + m_3^{}.{c_3}.{t_2}} \over {{m_1}.{c_1} + {m_2}.{c_2} + {m_3}.{c_3}}}\)

Thay số, ta được    t =\({{0,08.380.100 + 0,12.880.24 + 0,4.4190.24} \over {0,08.380 + 0,12.880 + 0,4.4190}} = 25,27  \)  oC.

Bài 5: Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng m1 = 100g có chứa m2 = 375g nước ở nhiệt độ 25oC. Cho vào nhiệt lượng kế một vật bằng kim loại khối lượng m3 =400g ở 90oC. Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là 30oC. Tìm nhiệt dung riêng của miếng kim loại. Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/Kg.K, của nước là 4200J/Kg.K.

Giải : Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 25oC lên 30oC là

Q12 = (m1.c1 + m1.c2).(t- t1).

Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra là:Q3 = m3.c3.(t2 –t)

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:Q12 = Q3(m1.c1 + m1.c2).(t- t1) = m3.c3.(t2 –t)

c3  =\( {{({m_1}.{c_1} + {m_2}.{c_2}).\left( {t - {t_1}} \right)} \over {m{}_3\left( {{t_2} - t} \right)}} \)  = \({{(0,1.380 + 0,375.4200).(30 - 25)} \over {0,4\left( {90 - 30} \right)}}\) = 336      Vậy c3 = 336 J/Kg.K

Bài 6: Thả một quả cầu bằng nhôm khối lượng 0,105 Kg được nung nóng tới 142oC vào một cốc nước ở 20oC. Biết nhiệt độ khi có sự  cân bằng nhiệt là 42oC. Tính khối lượng nước trong cốc. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/Kg.K và của nước là 4200 J/Kg.K.

GiảiGọi t là nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt

Nhiệt lượng do quả cầu nhôm tỏa ra là:  Q1 = m1.c1.(t2 – t)

Nhiệt lượng do nước thu vào là Q2 = m2.c2.(t – t1)        

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:Q1 = Q2

 m1.c1.(t2 – t) = m2.c2.(t – t1)m2 = \({{{m_1}.{c_1}\left( {{t_2} - t} \right)} \over {{c_2}\left( {t - {t_1}} \right)}}\) =\({{0,105.880.(142 - 42)} \over {4200.(42 - 20)}}\) = 0,1 Kg.

Tất cả nội dung bài viết. Các em hãy xem thêm và tải file chi tiết dưới đây:

2k8 Tham gia ngay group chia sẻ, trao đổi tài liệu học tập miễn phí

Luyện Bài tập trắc nghiệm môn Vật lý lớp 10 - Xem ngay

>> Học trực tuyến Lớp 10 cùng thầy cô giáo giỏi tại Tuyensinh247.com, Cam kết giúp học sinh học tốt, bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.

Cập nhật thông tin mới nhất của kỳ thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia 2021