Kiến thức về phương trình cân bằng nhiệt Vật lý 8 (có bài tập thực hành)

Phương trình nhiệt là một trong những kiến ​​thức quan trọng trong vật lý 8, thường xuất hiện trong các bài tập và câu hỏi thi trong nhiệt. Vì vậy, bài viết này giúp sinh viên hiểu bản chất của phương trình cân bằng nhiệt và hướng dẫn họ giải các bài tập theo cách hiệu quả nhất.

Nguyên tắc truyền nhiệt

Có ba đặc điểm để tìm hiểu trong nguyên tắc truyền nhiệt. Dựa trên các hiện tượng mà họ quan sát trong cuộc sống, thiên nhiên, kỹ thuật … thì thời gian hai điều để trao đổi nhiệt cho nhau:

• Nhiệt tự phát từ nhiệt độ cao hơn đối với động vật có nhiệt độ thấp hơn

• Việc truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau

• Nhiệt được tạo ra bởi vật thể này bằng với nhiệt được thu thập bởi đối tượng khác

Hiểu được nguyên tắc này, họ sẽ không còn có câu hỏi khi nhỏ giọt nước sôi xuống nước nóng, việc giảm nước chuyển nhiệt sang vỏ nước hoặc nước chuyển sang giọt nước. Cũng như dựa trên điều này để xác định PT cân bằng nhiệt một cách dễ dàng.

Nhiệt và công thức tính toán nhiệt là gì

Để bổ sung kiến ​​thức về phương trình cân bằng nhiệt, chúng ta cần xem xét công thức tính toán và nhiệt của nó.

Nhiệt là nhiệt mà vật thể được thêm hoặc biến mất trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt thu thập phụ thuộc vào 3 yếu tố: Khối lượng của các vật thể, sự gia tăng nhiệt độ của đối tượng & chất tạo ra đối tượng.

=> Công thức cho nhiệt thu thập:

Q = MC∆T

Trong đó

• Q: Nhiệt (J)

• M: Khối lượng của các đối tượng (kg)

• ∆T: Tăng nhiệt độ đối tượng (độ C hoặc độ K)

• C: Nhiệt cụ thể của nhà sản xuất (J/kg.K)

Phương trình cân bằng nhiệt

Công thức cân bằng nhiệt sẽ là:

Q là ra = q

Bộ sưu tập Q là sức nóng của đối tượng thu thập đã được giải thích ở trên với công thức của Q Collection = MC∆T

=> Q out = mc∆t

Lưu ý: Hai công thức này giống nhau, khác nhau về sự thay đổi nhiệt độ

• Với Q, ∆T = T2 – T1 (T1 là nhiệt độ đầu tiên, T2 là nhiệt độ cuối cùng)

• Với Q Out, ∆t = T1 – T2 (T1 là nhiệt độ đầu tiên, T2 là nhiệt độ cuối cùng)

Các bài tập cân bằng nhiệt

Để họ giải quyết các bài tập cân bằng nhiệt, chúng tôi làm theo các bước dưới đây:

Bước 1.

Bước 2: Viết ra công thức để tính toán lượng nhiệt được tạo ra

Bước 3: Viết công thức tính toán nhiệt mạnh mẽ của đối tượng

Bước 4: Viết phương trình cho cân bằng nhiệt => số lượng cần tìm.

Ví dụ: thả một quả cầu nhôm với trọng lượng 0,15 kg để được làm nóng xuống còn 100° C. vào một cốc nước 20 ° C.. Sau một thời gian, nhiệt độ của bóng và nước bằng 25 ° C.. Tính thể tích của nước? Có vẻ như chỉ có một quả bóng và nước được chuyển cho nhau?

Hướng dẫn giải quyết: Nhiệt của quả cầu là: q tai = mc∆t = 0.15.880. (100- 25) = 9900 (j)

Nhiệt mà nước thu thập là: qthu = m (nước) .c (nước) .∆t = m (nước) .4200. (25-20) = 21000m

Chúng ta có qto = qthu => m (nước) = qto/21000 0,5 kg

Xây dựng một nền tảng toán học vững chắc cho trẻ em từ khi còn nhỏ với đa phương tiện, cực kỳ rẻ có giá dưới 2k/ngày với toán học khỉ.

Giải các bài tập nhiệt lớp 8 với câu trả lời

Bài 1: Nếu hai đối tượng có nhiệt độ khác nhau để liên lạc với nhau, thì:

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

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

C. Quá trình truyền nhiệt tiếp tục cho đến khi nhiệt của hai vật giống nhau.

D. Quá trình truyền nhiệt cho đến khi nhiệt giống nhau.

Hướng dẫn trả lời: Truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật giống nhau

⇒ Cục đáP Ahna

Bài 2: Phương trình nào sau đây là phương trình nhiệt?

A. QUOC + qthu = 0	B. QUOC = QTHU
C. quoc.qthu = 0	D. Q IDIATING \ Q Bộ sưu tập = 0

Hướng dẫn trả lời: Phương trình cân bằng nhiệt: qtho = qthu

⇒ Cục đáP AhNB

Bài 3: Đổ 5 lít nước ở 20 ° C vào 3 lít nước ở 45 ° C. Nhiệt độ khi cân bằng là:

A. 2,94 ° C	B. 293,75 ° C
C. 29,36 ° C	D. 29,4 ° C

Hướng dẫn trả lời:

Thay đổi: M1 = 5 lít nước = 5 kg, m2 = 3 lít nước = 3 kg, t1 = 20 ° C, t2 = 45 ° C

– Gọi nhiệt độ khi cân bằng là T

– Nhiệt đầu vào của 5 lít nước là: Q1 = m1c. (T – T1)

– Nhiệt đầu vào của 3 lít nước là: q2 = m2c. (T2 – T)

– Áp dụng phương trình cho cân bằng nhiệt mà chúng tôi có:

Q1 = Q2 M1C. (T – t1) = m2c. (T2 – T)

M1. (T – t1) = m2. (T2 – T)

⇔ 5. (T – 20) = 3. (45 – T)

⇔ t = 29.375 ≈ 29,4 ° C

⇒ Cục đáP Ahthứ nd

Bài học 4: Điều nào sau đây phù hợp với nguyên tắc truyền nhiệt:

A. Nhiệt tự phát từ nhiệt độ thấp hơn đến các vật thể có nhiệt độ cao hơn.

B. Nhiệt tự tạo từ các vật thể có nhiệt độ cao hơn đến các vật có nhiệt độ thấp hơn.

C. Nhiệt truyền từ các vật có nhiệt cao hơn đến các vật thể khách quan thấp hơn.

D. Nhiệt truyền từ các vật có nhiệt thấp hơn đến các vật có nhiệt cao hơn.

Hướng dẫn trả lời: Tự truyền từ các vật thể có nhiệt độ cao hơn đến các vật có nhiệt độ thấp hơn.

⇒ Cục đáP AhNB

Bài học 5: Thả một mảnh thép 2 kg ở nhiệt độ 345 ° C vào một thùng chứa nước 3 liter. Sau khi cân bằng nhiệt độ cuối cùng là 30 ° C. Bỏ qua nhiệt thông qua môi trường. Biết được nhiệt riêng của thép, nước là 460 j/kg.k, 4200 j/kg.k. Nhiệt độ ban đầu của nước là:

A. 7 ° C

B. 17 ° C

C. 27 ° C

D. 37 ° C

Hướng dẫn trả lời

Thay đổi: 3 lít nước = 3 kg

Gọi nhiệt độ ban đầu của nước là T0

– Nhiệt của mảnh thép là:

Q1 = M1C1ΔT1 = 2,460. (345 – 30) = 289800 J

– Nhiệt mà nước thu thập được là:

Q2 = M2C2ΔT2 = 3,4200. (30 – T0)

– Áp dụng phương trình cho cân bằng nhiệt, chúng tôi có:

Q1 = Q2 ⇔ 289900 = 3.4200. (30 – T0)

⇒ t0 = 7 ° C

⇒ Cục đáP Ahna

Bài học 6: Giảm một quả cầu nhôm 0,15 kg được làm nóng đến 100 ° C vào cốc nước ở 20 ° C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả bóng và nước bằng 25 ° C. Hãy xem xét quả cầu và nước chỉ được chuyển cho nhau. Biết nhiệt cụ thể của nhôm và nước là 800 j/kg.k, 4200 j/kg.k. Khối lượng nước là:

A. 0,47 g

B. 0,471kg

C. 2 kg

D. 2 g

Hướng dẫn trả lời

Chúng tôi có:

Nhôm M1 = 0,15kg, C1 = 880J/kg.K, T1 = 1000C

Nước: M2 =?, C2 = 4200J/kg.k, T2 = 200C

Nhiệt độ cân bằng t = 25 ° C

Nhiệt mà hình cầu nhôm phát ra là: Q1 = M1C1 (T1 – T)

Nhiệt mà nước nhận được là: q2 = m2c2 (t – t2)

Áp dụng phương trình để cân bằng nhiệt, chúng tôi có:

Q1 = q2 ⇔ m1c1 (t1 – t) = m2c2 (t – t2)

0.15.880. (100 – 25) = M2.4200. (25 – 20)

⇔ m2 = 0,471 kg

⇒ Cục đáP AhNB

Bài 7: Mọi người muốn trộn nước tắm với nhiệt độ 38 ° C. Có bao nhiêu lít nước sôi phải được thêm vào 15 lít nước lạnh ở 24 ° C?

A. 2,5 lít

B. 3,38 lít

C. 4.2 lít

D. 5 lít

Hướng dẫn trả lời

Thay đổi: 15 lít nước = 15 kg

Nhiệt độ cân bằng của nước là t = 38 ° C

Nhiệt mà nước sôi tỏa ra là: Q1 = M1C (T1 – T)

Nhiệt mà 15 lít nước lạnh nhận được là: q2 = m2c (t – t2)

Áp dụng phương trình để cân bằng nhiệt, chúng tôi có:

Q1 = q2 m1c (t1 – t) = m2c (t – t2)

⇔ m1 (t1 – t) = m2 (t – t2)

M1. (100 – 38) = 15. (38 – 24)

⇔ m1 = 3,38 kg

⇒ Cục đáP AhNB

Bài 8: Mọi người thả ba miếng đồng, nhôm và dẫn với cùng trọng lượng vào một cốc nước nóng. So sánh nhiệt độ cuối cùng của ba mảnh kim loại: a. Nhiệt độ của chì cao nhất, sau đó là các mảnh đồng, các mảnh nhôm.

B. Các mảnh cao nhất của các mảnh đồng, sau đó là các mảnh nhôm, các mảnh chì.

C. Các mảnh nhôm cao nhất, sau đó là các mảnh đồng, các mảnh chì.

D. Nhiệt độ của ba mảnh bằng nhau.

⇒ Cục đáP Ahthứ nd

Bài 9: Mọi người thả một mảnh khối lượng 0,5 kg vào 500 g nước. Các mảnh đồng làm mát từ 80 ° C đến 20 ° C. Hỏi có bao nhiêu độ nước nóng? Biết được sức nóng riêng của đồng là 380 j/kg.k, nước là 4200 j/kg.k.

Hướng dẫn trả lời

Nhiệt mà các mảnh đồng tỏa ra:

Q1 = mcuccu (80 – 20) = 0.5.380. (80 – 20) = 11400 j

Nhiệt mà nước nhận được là:

Q2 =

Theo phương trình cân bằng nhiệt, chúng tôi có:

Q1 = q2 = 11400 j

⇒ ΔT = q2 \ (gãi

Vì vậy, nước nóng thêm 5,43 ° C

Bài 10: Khi giảm một quả cầu nhôm có trọng lượng 500g vào 2kg nước ở 25 độ C, nhiệt độ của chúng sau khi cân bằng là 30 độ C. Nhiệt độ ban đầu của quả cầu nhôm là bao nhiêu? Biết mức tiêu thụ nhiệt trong trường hợp này bằng 20% ​​nhiệt thu được bằng nước. Biết nhiệt riêng của nhôm là 880 j/kg.k, nhiệt riêng của nước là 4200 j/kg.kk

Hướng dẫn trả lời

Nhiệt nước đầu vào:

Q2 = M2.c2. (T – t2) = 2.4200. (30 – 25) = 42000J

Lãng phí nhiệt:

QHP = 20%.Q2 = 20%.42000 = 8400JJ

Áp dụng phương trình cho cân bằng nhiệt Tôi có q1 = q2 + qhp

⇔m1.c1. (T1 – T) = 8400 + 42000

0.5.880. (T1− 30) = 50400

Bài 11: Mọi người thả ba miếng đồng, dẫn cùng trọng lượng vào một cốc nước nóng. So sánh nhiệt độ cuối cùng của ba mảnh kim loại.

Trả lời: Nhiệt độ của ba mảnh bằng nhau vì khi bạn thả ba miếng kim loại và khối lượng vào nước nóng, nhiệt độ của nước sẽ truyền ba mảnh kim loại càng cao. Và cuối cùng, khi nhiệt độ của ba mảnh bằng nhau, quá trình truyền nhiệt sẽ dừng lại.

Bài 12: Một nhiệt kế chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 15 ° C. Hỏi mức độ nước được đặt bao nhiêu nước vào kế hoạch nhiệt của quả cầu đồng 500g được làm nóng đến 100 ° C.

Lấy nhiệt riêng của đồng là 368J/kGK, nước là 4186J/kGK. Bỏ qua nhiệt truyền đến nhiệt kế và môi trường bên ngoài.

Trả lời: sức nóng của quả bóng bằng đồng là:

Q2 = M2.c2. (T2 – T) = 0.5.368. (100 – t)

Nước thu thập nhiệt là:

Q1 = M1.c1. (T – t1) = 2.4186. (T – 15)

Bởi vì nhiệt được tạo ra bởi nhiệt thu thập nên:

Qthu = qn ↔ q2 = q1

0.5.368. (100 – t) = 2.4186. (T – 15)

Suy luận t = 16,83 ° C

Bài học 13: Nếu bạn muốn có 100 lít nước ở nhiệt độ 35 ° C, có bao nhiêu lít nước phải được đổ vào bao nhiêu lít nước ở nhiệt độ 15 ° C. Lấy nhiệt đặc hiệu của nước là 4190J/kg.K.

Trả lời: Gọi M1 là khối nước ở 15 ° C và M2 dưới dạng khối nước sôi.

Chúng tôi có: M1 + M2 = 100kg (1)

Nhiệt của m2 kg nước sôi là:

Q2 = M2.C. (T2 – T) = M2.4190. (100 – 35)

Nhiệt độ của m1 kg nước ở 15 ° C được thu thập để nóng lên tới 35 ° C:

Q1 = M1.C. (t – t1) = m1.4190. (100 – 35)

Vì nhiệt được tạo ra bởi nhiệt thu thập nên: Q2 = Q1

M2.4190. (100 – 35) = M1.4190. (100 – 35) (2)

Giải quyết hệ phương trình giữa (1) và (2) chúng ta nhận được:

M1 = 76,5kg và M2 = 23,5 kg.

Do đó, 23,5 lít nước sôi phải được đổ vào 76,5 lít nước ở 15 ° C để có 100 lít nước ở 35 ° C.

Kết luận

Phương trình cho sự cân bằng nhiệt mà chúng ta biết rất dễ nhớ, phải không? Họ chỉ cần nhớ q để sản xuất = Tuy nhiên, một số bài tập không cung cấp cho chúng ta tất cả các yếu tố để áp dụng ngay công thức, điều này đòi hỏi chúng phải linh hoạt hơn trong tính toán. Vì vậy, chúng ta cần dành thời gian để thực hiện nhiều bài tập khác nhau, chắc chắn sẽ không thấy khó khăn. Shining Home – Gia đình Anh Ngữ cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết và chúc bạn nghiên cứu tốt môn học này.