Chương II: Nhiệt Học – Vật Lý Lớp 8
Giải Bài Tập SGK: Bài 25 Phương Trình Cân Bằng Nhiệt
Bài Tập C1 Trang 89 SGK Vật Lý Lớp 8
a. Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200g nước đang sôi 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 Bài Tập C1 Trang 89 SGK Vật Lý Lớp 8
trong đó: Q là nhiệt lượng (J), m là khối lượng của vật (kg), ∆t là độ tăng nhiệt độ của vật (\(0^C\) hoặc K), c là nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K).
– Phương trình cân bằng nhiệt: \(Q_{toả \, \, ra} = Q_{thu \, \, vào}\).
Giải:
Câu a: Nước sôi có nhiệt độ: \(\)\(t_1 = 100^0C\)
Giả sử nhiệt độ trong phòng là \(t_2 = 25^0C\)
Gọi \(t (^0C)\) là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.
– Nhiệt lượng của 200g = 0,2kg nước đang sôi toả ra khi hạ nhiệt độ từ \(100^0C\) xuống \(t (^0C)\) là :
\(Q_1 = m_1.c.(t_1 – t) = 0,2.c.(100 – t)\)
– Nhiệt lượng của 300g = 0,3kg nước thu vào khi tăng nhiệt độ từ \(25^0C\) đến t \((^0C)\) là :
\(Q_2 = m_2.c.(t – t_2) = 0,3.c.(t – 25)\)
– Phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_1 = Q_2 ⇔ 0,2.c.(100 – t) = 0,3.c.(t – 25)\)
\(⇔ 0,2.100 – 0,2t = 0,3.t – 0,3.25\)
\(⇔ t = \frac{0,2.100 + 0,3.25}{0,2 + 0,3} = 55^0C\)
(Chú ý: Nếu thầy/cô giáo cho nhiệt độ phòng khác với \(25^0C\) ở trên thì các bạn chỉ cần thay giá trị \(t_2\) theo số liệu thầy/cô cho và tính toán tương tự.)
Câu 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.
Cách giải khác
Tóm tắt
\(m_1 = 0,2kg;\) \(t_1 = 100^0C\) (nước sôi)
\(m_2 = 0,3kg;\) \(t’_1 = 27^0C\) (nhiệt độ phòng)
\(t_2 = ?^0C\)
Giải:
Câu a: Gọi c là nhiệt dung riêng của nước. Nhiệt lượng nước sôi tỏa ra khi hạ xuống nhiệt độ \(t_2\)
\(Q_{tỏa} = m_1.c(t_1 – t_2)\)
Nhiệt lượng nước thu vào khi tăng từ \(t_1\) đến \(t_2\)
\(Q_{thu} = m_2.c(t_2 – t_1)\)
Nhiệt lượng \(m_1\) nước tỏa ra bằng nhiệt do \(m_2\) nước thu vào
\(Q_{tỏa} = Q_{thu}\)
\(⇒ m_1.c.(t_1 – t_2) = m_2.c.(t_2 – t_1′)\)
\(⇒ m_1.(t_1 – t_2) = m_2.(t_2 – t_1′)\)
\(0,2.(100 – t_2) = 0,3.(t_2 – 27)\)
\(⇒ t_2 = \frac{20 + 8,1}{0,5} = 56,2^0C\)
Câu b: Khi tiến hành thí nghiệm, do quá trình trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, nên kết quả thu được sẽ có sai số. Do đó nhiệt độ thu được trong thí nghiệm khác với nhiệt độ tính được.
Cách giải khác
Câu a: Coi nhiệt độ nước sôi là \(t_1 = 100^0C\), nhiệt độ nước trong phòng là \(t_2 = 25^0C\)
Gọi t là nhiệt độ hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.
– Nhiệt lượng do \(m_1 = 200 g = 0,2 kg\) nước sôi tỏa ra: \(Q_1 = m_1.c.(t_1 – t)\)
– Nhiệt lượng do \(m_2 = 300 g = 0,3 kg\) nước thu vào: \(Q_2 = m_2.c(t – t_2)\)
Phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_2 = Q_1\)
hay \(m_1.c(t_1 – t) = m_2.c.(t – t_2)\)
\(⇔ t = \frac{m_1.t_1 + m_2.t_2}{m_1 + m_2} = \frac{0,2.100 + 0,3.25}{0,2 + 0,3} = 55^0C\)
Câu b: Nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được là vì trên thực tế có sự mất lên thêm bao nhiêu độ.
Hướng dẫn giải bài tập c1 trang 89 sgk vật lý lớp 8 bài 25 phương trình cân bằng nhiệt chương II nhiệt học. Trả lời hai câu hỏi bài tập trong câu c1.
Trả lời