Giải bài tập SBT Vật Lí 8 Bài 24: Công thức tính nhiệt lượng

Có 4 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 (H24.1) người ta thấy nhiệt độ của nước trong bình trở nên khác nhau.

1. Hỏi nhiệt độ ở bình nào cao nhất?

A. Bình A

B. Bình B

C. Bình C

D. Bình D

2. Yếu tố nào sau đây 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. 

Phương pháp giải

1. Khi đun với nhiệt độ cao hơn trong cùng thời gian thì nước sẽ bốc hơi nhiều hơn

2. Lượng chất lỏng chứa trong từng bình khác nhau làm cho nhiệt độ của nước ở các bình trở nên khác nhau

Hướng dẫn giải

1. Chọn A vì các vật đều được đun bằng những đèn cồn giống nhau, nước ban đầu ở cùng một nhiệt độ. Do lượng nước trong bình A ít nhất nên nhiệt độ ở bình A là cao nhất.

2. Chọn C vì độ tăng nhiệt độ và chất cấu tạo nên vật đều giống nhau nên nhiệt độ của các bình khác nhau do lượng chất lỏng chứa trong từng bình đó .

Để đun nóng 5 lít nước từ 20^oC lên 40^oC cần bao nhiêu nhiệt lượng? 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: Q = m.c.Δt để tính nhiệt lượng

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng cần cung cấp là:

Q = m.c.Δt = 5.4200.(40 – 20) = 420000J = 420kJ

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

Phương pháp giải

Ấp dụng công thức: \({\rm{\Delta }}t = \frac{Q}{{mc}} \) để tính độ tăng nhiệt độ

Hướng dẫn giải

Ta có:

\({\rm{\Delta }}t = \frac{Q}{{mc}} = \frac{{840000}}{{10.4200}} = {20^0}C\)$$

Vậy nước nóng lên thêm 20℃

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

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức:

Q=m.c.(t – t) để tính nhiệt lượng của ấm và của nước

- Nhiệt lượng tối thiểu cần thiết tính theo công thức:

Q = Q_ấm + Q_nước

Hướng dẫn giải

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

Q = Q_ấm + Q_nước

= m₀.c₀.(t – t₀) + m_nc.c_nc.(t – t₀)

= 0,4.880.(100 - 20) + 1.4200.(100 – 20)

= 28160 + 336000 = 364160J

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

Phương pháp giải

Áp dụng công thức:

\(C = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}t}} \) để tính nhiệt dung riêng của kim loại

Hướng dẫn giải

Ta có:

\(C = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}t}} = \frac{{59000}}{{5\left( {50 - 20} \right)}} \approx 393J/kg.K\)$$

Vậy kim loại đó là đồng.

Hình 24.2 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 tỏa nhiệt như nhau. Hỏi đường biểu diễn nào tương ứng với nước, với đồng, với sắt?

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về nhiệt lượng để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Trên đồ thị ta dựng đường vuông góc với trục thời gian. Khi đó thời gian cung cấp nhiệt cho 3 chất là như nhau.

- Vì cùng khối lượng và bếp tỏa nhiệt như nhau nên độ tăng nhiệt độ sẽ phụ thuộc tỷ lệ nghịch vào nhiệt dung riêng:

Vì c_nc = 4200J/kg.K > c_sắt = 460J/kg.K > c_đồng = 380J/kg.K

⇒ Δt_nước < Δt_sắt < Δt_đồng

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

Đầu thép của một búa máy có khối lượng 12kg nóng lên thêm 20^oC 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 rung riêng của thép là 460J/kgK. 

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức:

Q = mc (t₂ – t₁) để tính nhiệt lượng đầu búa nhận được

- Tính công thực hiện theo công thức: A=Q.1/40%

- Công suất được tính theo công thức: 

\(\begin{array}{l} \wp = \frac{A}{t} \end{array}\)

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng đầu búa nhận được:

Q = mc (t₂ – t₁) = 12.460.20 = 110400J

- Công của búa thực nhiện trong 1,5 phút là:

\(A = \frac{{Q.100}}{{40}} = \frac{{110400.100}}{{40}} = 276000J\)

- Công suất của búa là:

\(\begin{array}{l} \wp = \frac{A}{t} = \frac{{276000}}{{90}}\\ \approx 3067W \approx 3kW \end{array}\)

Người ta cung cấp cùng một nhiệt lượng cho ba cốc bằng thủy tinh giống nhau. Cốc 1 đựng rượu, cốc 2 đựng nước, cốc 3 đựng nước đá với khối lượng bằng nhau. Hãy so sánh độ tăng nhiệt độ của các cốc trên. Biết rằng nước đá chưa tan.

A. Δt₁ =  Δt₂ =  Δt₃

B. Δt₁ >  Δt₂ >  Δt₃

C. Δt₁ <  Δt₂ <  Δt₃

D. Δt₂ <  Δt₁ <  Δt₃

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được đặc điểm về nhiệt lượng của các chất

Hướng dẫn giải

- Ta có : c_nc > c_rượu hay c₂ > c₁ ⇒ Δt₁ > Δt₂

Khi so sánh cốc (2) và (3) thì ở cốc (3) đá chưa tan, nên cần phải tốn một nhiệt lượng để làm đá tan (nhiệt nóng chảy) mà không làm tăng được nhiệt độ của cốc. Vì vậy, cốc (2) có độ tăng nhiệt lớn hơn cốc 3.

Vậy: Δt₁ >  Δt₂ >  Δt₃

- Chọn B

Nhiệt dung riêng có cùng đơn vị với đại lượng nào sau đây?

A. Nhiệt năng

B. Nhiệt độ

C. Nhiệt lượng

D. Cả ba phương án trên đều sai. 

Phương pháp giải

Đơn vị của nhiệt dung riêng là: J/kg.K

Hướng dẫn giải

- Vì nhiệt dung riêng có đơn vị là J/kg.K không cùng đơn vị với các đại lượng trên.

- Chọn D

Khi cung cấp nhiệt lượng 8400Jcho 1kg của một chất, thì nhiệt độ của chất này tăng thêm 2⁰C. Chất này là:

A. đồng                                     B. rượu   

C. nước                                    D. nước đá

Phương pháp giải

Sử dụng công thức:

\(c = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}t}}\)  để tính nhiệt dung riêng của chất

Hướng dẫn giải

- Ta có:

\(c = \frac{Q}{{m{\rm{\Delta }}t}} = \frac{{8400}}{{1.2}} = 4200J/kg.K\)

Vậy là nước

- Chọn C

Đường biểu diễn ở hình 24.3 cho biết sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của 500g nước. Biết nhiệt rung riêng của nước là 4200J/kg.K. Tính nhiệt lượng nước nhận thêm được hoặc mất bớt đi trong mỗi phút.

a) của 8 phút đầu.

b) của 12 phút tiếp theo.

c) của 4 phút cuối. 

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức:

Q =  m.c Δt để tính nhiệt lượng

- Tính nhiệt lượng nước nhận thêm được hoặc mất bớt đi trong mỗi phút theo công thức:

q=Q/thời gian(phút)

Hướng dẫn giải

a) Q₁ =  m.c Δt = 0.5.4200.(60 - 20) = 84 000J

⇒ Nhiệt lượng nước thu vào trong một phút: 

\({q_1} = \frac{{{Q_1}}}{8} = 10500J\)

b) Q₂ =m.c Δt = 0.5.4200.(60 - 20) = 84 000J

⇒ Nhiệt lượng tỏa ra trong một phút: 

\({q_2} = \frac{{{Q_2}}}{{12}} = 7000J\)

c) 4 phút cuối nước không thay đổi nhiệt độ nên Q₃ = 0; q₃ = 0

Người ta phơi ra nắng một chậu chứa 5 lít nước. Sau một thời gian nhiệt độ của nước tăng từ 28^oC lên 34^oC. Hỏi nước đã thu được bao nhiêu năng lượng từ Mặt Trời? 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức:

Q = m.c.Δt để tính nhiệt lượng thu vào của nước

Hướng dẫn giải

c_nước = c = 4200 J/kg.K

Năng lượng nước đã thu được từ Mặt Trời là:

Q_thu = m.c.Δt = 5.4200.(34 - 28) = 126000J = 126 kJ.

Tại sao khí hậu ở các vùng gần biển ôn hòa hơn (nhiệt độ ít thay đổi hơn) so với khí hậu ở các vùng nằm sâu trong đất liền. 

Phương pháp giải

Vận dụng lí thuyết về nhiệt lượng để trả lời câu hỏi này

Hướng dẫn giải

- Ban ngày, Mặt Trời truyền cho mỗi đơn vị diện tích mặt biển và đất những nhiệt lượng bằng nhau. Do nhiệt dung riêng của nước biển lớn hơn của đất nên ban ngày nước biển nóng lên chậm hơn và ít hơn đất liền.

- Ban đêm, cả mặt biển và đất liền tỏa nhiệt vào không gian nhưng mặt biển tỏa nhiệt chậm hơn và ít hơn đất liền. Vì vậy, nhiệt độ trong ngày ở các vùng ở gần biển ít thay đổi hơn các vùng nằm sâu trong đất liền.

Một ấm đồng khối lượng 300g chứa 1 lít nước ở nhiệt độ 15^oC. Hỏi phải đun trong bao nhiêu lâu thì nước trong ấm bắt đầu sôi? Biết trung bình mỗi giây bếp truyền cho ấm một nhiệt lượng 500J. Bỏ qua sự hao phí về nhiệt ra môi trường xung quanh. 

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: 

Q = m.c.Δt để tính nhiệt lượng cần truyền cho mỗi chất (ấm đồng, nước)

- Tính thời gian đun theo công thức: t=Q/Q_1s

Hướng dẫn giải

- Ta có:

C_đồng = 380J/kg.K, C_nước = 4200J/kg.K

- Nhiệt lượng cần truyền để đun sôi ấm nước:

Q = (m_đồng . C_đồng + m_nước . C_nước ).( t₂ – t₁)

= (0,3.380 + 1.4200).85 = 366 690J

- Thời gian đun: