Nguyên lý truyền nhiệt, Phương trình cân bằng nhiệt, Công thức, Ví dụ và Bài tập

Để giải đáp câu hỏi này, chúng ta cùng tìm hiểu về nguyên lý truyền nhiệt? Phương trình cân bằng nhiệt được viết như thế nào? đồng thời vận dụng giải một số bài tập về cân bằng nhiệt qua bài viết dưới đây.

I. Nguyên lý truyền nhiệt

– 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.

– Nhiệt lượng do vật này toả ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào

II. Phương trình cân bằng nhiệt

– Phương trình cân bằng nhiệt được viết như sau:

 Qtỏa ra = Qthu vào

– Trong đó: Q = m.c.Δt

 Δt = t2 – t1

 Qtỏa = m1.c1.(t1-t2)

 Qthu = m2.c2.(t2-t1)

 ⇒ Như vậy, nhiệt lượng tỏa ra để vật này từ nhiệt độ t1 về nhiệt độ t bằng nhiệt lượng thu vào vật kia thu vào từ nhiệt độ t2 lên t, ta có:

 m1.c1.(t1-t) = m2.c2.(t-t2)

III. Ví dụ về phương trình cân bằng nhiệt

– Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15kg được đun nóng tới 1000C vào một cốc nước ở 200C. Sau một thời gian, nhiệt độ của quả cầu và của nước đều bằng 250C. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.

* Tóm tắt đề bài

– Bài cho: m1 = 0,15kg;  c1 = 880J/Kg.K; c2 = 4200J/Kg.K;

 t1 = 1000C;  t2 = 200C; t = 250C;

– Tìm: m2 = ?

° Hướng dẫn giải:

– Nhiệt lượng quả cầu nhôm tỏa ra khi nhiệt độ hạ từ 1000C xuống 250C là:

 Qtỏa = m1.c1.(t1 – t) = 0,15.880.(100-25) = 9900(J)

– Nhiệt lượng nước thu vào khi tăng nhiệt độ từ 200C lên 250C là:

 Qthu = m2.c2.(t – t2)

– Theo phương trình cân bằng nhiệt, nhiệt lượng quả cầu tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào, ta có:

 Qthu = Qtỏa ⇔ m2.c2.(t – t2) = 9900(J)

IV. Bài tập vận dụng phương trình cân bằng nhiệt

* Câu C1 trang 89 SGK Vật Lý 8: a) Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200g nước đang sôi đổ vào 300g nước ở nhiệt độ trong phòng.

b) Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giá trị của nhiệt độ tính được. Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được?

° Lời giải câu C1 trang 89 SGK Vật Lý 8:

a) Coi nhiệt độ nước sôi là t1 = 100oC, nhiệt độ nước trong phòng là t2 = 25oC.

– Gọi t là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.

– Nhiệt lượng do m1 = 200 g = 0,2 kg nước sôi tỏa ra: Q1 = m1.c.(t1 – t)

– Nhiệt lượng do m2 = 300 g = 0,3 kg nước thu vào: Q2 = m2.c.(t – t2)

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

 hay m1.c(t1 – t) = m2.c.(t – t2)

– Lưu ý: Nếu giải thiết cho nhiệt độ phòng khác với 250C ở trên thì các em chỉ cần thay giá trị ttheo số liệu giải thiết cho rồi tính toán tương tự.

b) Nhiệt độ tính được chỉ gần bằng nhiệt độ đo được trong thí nghiệm vì trong khi tính toán, ta đã bỏ qua sự trao đổi nhiệt với các dụng cụ đựng nước và môi trường xung quanh.

* Câu C2 trang 89 SGK Vật Lý 8: Người ta thả một miếng đồng khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80oC xuống 20oC. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ.

° Lời giải câu C2 trang 89 SGK Vật Lý 8:

– Bài cho: m1 = 0,5 kg; c1 = 380 J/kg.K;

 m2 = 500 g = 0,5 kg; c2 = 4200 J/kg.K

 t1 = 80oC, t = 20oC

– Tìm: Q2 = ?; Δt2 = ?

– Nhiệt lượng nước thu vào là:

 Q1 = m1.c1.(t– t) = 0,5.380.(80 – 20) = 11400(J)

– Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra là:

 Q2 = m2.c2.(t – t2)

– Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có, nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra, nên:

 Q2 = Q1 ⇔ m2.c2.(t – t2) = m1.c1.(t1 – t) = 11400(J)

 ⇔ m2.c2.Δt2 = 11400(J)

– Độ tăng nhiệt độ của nước là: 

 

* Câu C3 trang 89 SGK Vật Lý 8: Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào một lượng kế chứa 500g nước ở nhiệt độ 13oC một miếng kim loại có khối lượng 400 g được nung nóng tới 100oC. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 20oC. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước 4190J/kg.K

° Lời giải câu C3 trang 89 SGK Vật Lý 8:

– Bài cho:m1 = 400g = 0,4 kg; c1; t1 = 100oC

m2 = 500 g = 0,5 kg; c2 = 4190 J/kg.K; t2 = 13oC

Nhiệt độ cân bằng: t = 20oC

– Tính: c1 = ?

– Nhiệt lượng do kim loại tỏa ra là: Q1 = m1.c1.(t1 – t)

– Nhiệt lượng do nước thu vào là: Q2 = m2.c2.(t – t2)

– Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

 Q1 = Q2 ⇔ m1.c1.(t1 – t) = m2.c2.(t – t2)

– Nhiệt dung riêng của kim loại là:

 

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Toán học

Bài viết hay nhất

Trắc nghiệm tiếng anh 11 unit 4: Volunteer work (P1)
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Trắc nghiệm lịch sử 11 bài 6: Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 – 1918) (P1)
Giải GDQP- AN 11 bài 3: Bảo vệ chủ quyền lãnh thổ và biên giới quốc gia
Giải GDQP- AN 10 bài 2: Lịch sử, truyền thống của Quân đội và Công an nhân dân Việt Nam
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Diện Áo Lông Đa Phong Cách Phối Đồ Với Áo Khoác Lông Ngắn, 3 Tips Mặc Áo Khoác Lông Sang Chảnh Như Sao
Diện Áo Lông Đa Phong Cách Phối Đồ Với Áo Khoác Lông Ngắn, 3 Tips Mặc Áo Khoác Lông Sang Chảnh Như Sao
Top 12 Cách Phối Đồ Với Áo Măng Tô Ngắn, 8 Cách Phối Đồ Với Măng Tô Nam Nữ
Top 12 Cách Phối Đồ Với Áo Măng Tô Ngắn, 8 Cách Phối Đồ Với Măng Tô Nam Nữ
Trắc nghiệm sinh học 11 bài 8: Quang hợp ở thực vật
Trắc nghiệm công dân 9 bài 3: Dân chủ và kỉ luật
Cách Phối Đồ Đi Đám Cưới Cho Nữ Mùa Đông Đẹp, Cách Chọn Trang Phục Mặc Đi Đám Cưới Mùa Đông
Cách Phối Đồ Đi Đám Cưới Cho Nữ Mùa Đông Đẹp, Cách Chọn Trang Phục Mặc Đi Đám Cưới Mùa Đông
Cách Phối Đồ Với Quần Jean Ống Suông Mùa Đông Cực Đẹp Và Khí Chất
Cách Phối Đồ Với Quần Jean Ống Suông Mùa Đông Cực Đẹp Và Khí Chất
Cách Sử Dụng Nồi Nấu Cháo Chậm Trung Quốc, Nồi Kho Cá Hầm Cháo Chậm Đa Năng Yibao 1,5 Lít
Cách Sử Dụng Nồi Nấu Cháo Chậm Trung Quốc, Nồi Kho Cá Hầm Cháo Chậm Đa Năng Yibao 1,5 Lít
Cách Nấu Chè Trôi Nước Bằng Bột Năng Ngon Độc Đáo, Cách Nấu Chè Trôi Nước Ngon Dẻo Mềm Không Bị Cứng
Cách Nấu Chè Trôi Nước Bằng Bột Năng Ngon Độc Đáo, Cách Nấu Chè Trôi Nước Ngon Dẻo Mềm Không Bị Cứng