Mục lục bài viết

1. Nhiệt lượng là gì?
2. Phương trình cân bằng nhiệt
3. Bài tập luyện tập

1. Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm vào hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt lượng thu vào phụ thuộc vào 3 yếu tố: Khối lượng vật, độ tăng nhiệt độ của vật và chất làm nên vật.

Công thức nhiệt lượng vật thu vào: $Q = m.c.\Delta t$

Trong đó:

Q: Nhiệt lượng (J)

m: Khối lượng vạt (kg)

$\Delta t$ : Độ tăng nhiệt độ vật (Độ C hoặc độ K). $\Delta t$ = t₂ - t₁ (t₁ là nhiệt độ ban đầu, t₂ là nhiệt độ cuối

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

Nguyên lý truyền nhiệt:

- Nhiệt tự truền 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 toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào

Trong đời sống và kĩ thuật, người ta thường áp dụng nguyên lý truyền nhiệt này trong việc đốt than, củi dầu để cung cấp nhiệt lượng cho các vật liệu khác trong từng mục đích khác nhau như đun sôi, nung nóng,...

2. Phương trình cân bằng nhiệt

Công thức cân bằng nhiệt: Q_{toả ra}= Q_{thu vào.}

_{Q thu vào là nhiệt lượng thu vào, trong đó được tính bằng nhiệt độ cuối trừ đi nhiệt độ ban đầu}

_{Q toả ra là nhiệt lượng toả ra, trong đó được tính bằn nhiệu độ đầu trừ đi nhiệt độ cuối.}

3. Bài tập luyện tập

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

Bước 1: Xác định được vật nào toả nhiệt và vật nào thu nhiệt theo nguyên tác: Nhiệt năng luôn truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Vậy có nhiệt độ cao hơn là vật toả nhiệt, vật có nhiệt độ thấp hơn là vật thu nhiệt

Bước 2: Sử dụng công thức tính nhiệt lượng toả ra của vật

Bước 3: Sử dụng công thức tính nhiệt lượng thu vào của vật

Bước 4: Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt để tìm ra đại lượng cần tìm

Bài 1: Điều nào sau đây đúng với nguyên lý truyền nhiệt

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

B. Nhiệt tự truyền tù vật có nhiệt cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn

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

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

Đáp án. B. Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn để sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

Bài 2: Nếu không bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa hai loại chất lỏng với môi trường (không khí, cốc đựng,...) thì khi xảy ra cân bằng nhiệt, nhiệt độ t của hai loại chất lỏng trên có giá trị bằng

A. t > $\frac{t_{2}+t_{1}}{2}$

B. t < $\frac{t_{2}+t_{1}}{2}$

C. t = $\frac{t_{2}+t_{1}}{2}$

D. t = t₁+ t₂

Đáp án. Chọn B.

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

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

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

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

D. Quá trình truyền nhiệt cho đến khi nhiệt dung riêng hai vật như nhau

Đáp án: Chọn A. Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật như nhau thì dừng lại.

Bài 4: Nhiệt lượng là:

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

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

C. Một dang năng lượng, có đơn vị là jun

D. phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi khi truyền nhiệt

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

A. Để nâng 1kg rượu lên nhiệt độ bay hơi ta phải cung cấp cho nó một nhiệt lượng là 2500J

B. 1kg rượu bị đông đặc thì giải phóng nhiệt lượng là 2500J

C. Để nâng 1kg rượu tăng lên 1 độ ta cần cung cấp cho nó nhiệt lượng là 2500J

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

Bài 6: Đổ 738 gam nước ở nhiệt độ 15 độ C vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 100 gam rồi thả vào đó một miếng đồng có khối lượng 200 gam ở nhiệt nhiệt 100 độ C. Nhiệt độ khi bắt đầu có cân bằng nhiệt alf 17 độ C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4186 J/kg.K. Hãy thử tính nhiệt rung riêng của đồng?

Hướng dẫn giải:

Hệ gồm miếng đồng có nhiệt độ cao hơn nên toả nhiệt, bình nhiệt lượng kế và nước có cùng nhiệt độ thấp nên thu nhiệt

Nhiệt lượng do miếng đồng toả ra: Q₁= 16,6 c₂ (J)

Nhiệt lượng nước thu vào: Q₂ = 6178,536 (J)

Nhiệt lượng nhiệt lượng kế thu vào: Q₃ = 0,2 c₂ (J)

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

Bài 7. Người ta đã thả ba miếng chì, nhôm, đồng có cùng một khối lượng vào trong một cốc nước nóng. Bạn hãy so sánh nhiệt đố cuối cùng của cả ba miếng kim loại trên

A. Nhiệt độ của cả ba miếng là bằng nhau

B. Nhiệt độ của miếng nhôm là cao nhất, rồi tới miếng đồng, miếng chì

C. Nhiệt độ của miếng chì là cao nhất, rồi tới miếng đồng, miếng nhôm

D. Nhiệt độ của miếng đồng là cao nhất, rồi tới miếng nhôm, miếng chì

Đáp án: Chọn A. Nhiệt độ của cả ba miếng là bằng nhau.

Bài 8: Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5 kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80 độ C xuống 20 độ C, Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ.

Tóm tắt:

Đồng toả nhiệt: m₁ = 0,5 kg; c₁ = 380J/kg.K; t₁ = 80 độ C

Nước thu nhiệt: m₂ = 500 g = 0,5 kg; c₂ = 42000 J/kg.K

Cân bằng: t = 20 độ C

Q_{2 = ? =?}

Lời giải: Nhiệt lượng nước nhận được bằng đúng nhiệt lượng do miếng đồng toả ra là:

Q₂ = Q₁ = m₁. C₁ (t₁ - t) = 0,5 . 380. (80-20) = 11400 (J)

Độ tăng nhiệt độ của nước là 5,43^oC

Bài 9: Người ta đã thả ba miếng chì, nhôm, đồng có cùng một khối lượng và cùng được đun nóng đến 100 độ C vào trong một cốc nước lạnh, Bạn hãy so sánh nhiệt lượng do ba miếng kim loại trên truyền vào nước

A. Nhiệt lượng cả cả ba miếng truyền cho nước là bằng nhau

B. Nhiệt lượng của miếng nhôm truyền vào nước là lớn nhất, rồi tới miếng đồng, miếng chì

C. nhiệt lượng của miếng chì truyền vào nước là lớn nhất, rồi tới miếng đồng, miếng nhôm

D. nhiệt lượng của miếng đồng truyền vào nước là lớn nhất, rồi tới miếng nhôm, miếng chì

Đáp án: Chọn B. Nhiệt lượng của miếng nhôm truyền vào nước là lớn nhất rồi tới miếng đồng, miếng chì.

Bài 10. Một nhiệt lượng kế chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 15 độ C. Hỏi nước nóng lên tới bao nhiêu độ nếu bỏ vào nhiệt lượng kế một quả cân bằng đồng thông khối lượng 500g được nung nóng tới 100 độ C? Lấy nhiệt dung riêng của đồng thau là 380 J/kg/K của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho nhiệt lượng kế và mội trường bên ngoài

Hướng dẫn giải:

Quả cân có nhiệt độ lớn hơn nên truyền nhiệt lượng sang cho nước, đến khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt thì nhiệt độ quả cân và nhiệt độ nước bằng nhau và bằng t.

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

Nhiệt lượng của nước thu vào: 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 nóng lên tới 16,88 độ C

Bài 11: Thả một miếng kim loại nhôm được đun nóng vào trong nước lạnh, câu mô tả nào dưới đây trái ngược với nguyên lý truyền nhiệt?

A. Nhôm truyền nhiệt tới nước cho đến khi nhiệt độ của nhôm và nước bằng với nhau

B. Nhiệt năng của miếng nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt năng của nước tăng lên bấy nhiêu

C. Nhiệt độ của miếng nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt độ của nước cũng tăng lên bấy nhiêu

D. Nhiệt lượng do miếng nhôm toả ra bằng với nhiệt lượng mà nước thu vào

Đáp án. Chọn C. Nhiệt độ của miếng nhôm giảm đi bao nhiêu thì nhiệt độ của nước cũng tăng lên bấy nhiêu.