Giải vở bài tập Vật Lí 8 Bài 25: Phương trình cân bằng nhiệt

---

Giải vở bài tập Vật Lí lớp 8 Bài 25: Phương trình cân bằng nhiệt

Nhằm mục đích giúp học sinh dễ dàng làm bài tập về nhà trong Vở bài tập Vật Lí lớp 8, chúng tôi biên soạn giải vở bài tập Vật Lí lớp 8 Bài 25: Phương trình cân bằng nhiệt hay nhất, ngắn gọn bám sát nội dung sách Vở bài tập Vật Lí 8.

A - Học theo SGK

IV - VẬN DỤNG

Câu C1 trang 118 Vở bài tập Vật Lí 8:

Lời giải:

a) Tính nhiệt lượng

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

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)

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q₂ = Q₁

hay m₁.c(t₁ – t) = m₂.c.(t – t₂)

b) Kết quả của thí nghiệm kiểm tra: Nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được.

Giải thích lí do: Là vì trên thực tế có sự mất mát nhiệt lượng ra môi trường xung quanh và không khí.

Câu C2 trang 118 Vở bài tập Vật Lí 8:

Tóm tắt:

m₁ = 0,5 kg; c₁ = 380 J/kg.K;

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

t₁ = 80^oC, t = 20^oC;

Q₂ = ?; Δt₂ = ?

Lời giải:

Nhiệt lượng nước nhận được bằng đúng nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra là:

Q₂ = Q₁ = m₁.c₁.(t₁ - t) = 0,5.380.(80 - 20) = 11400J.

Độ tăng nhiệt độ của nước là:

Câu C3 trang 118 Vở bài tập Vật Lí 8:

Tóm tắt:

m₁ = 400g = 0,4 kg; c₁; t₁ = 100^oC;

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

Nhiệt độ cân bằng: t = 20^oC; c₁ = ?

Lời giải:

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)

Phương trình cân bằng nhiệt:

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

Nhiệt dung riêng của kim loại là:

Ghi nhớ:

- Khi có 2 vật truyền nhiệt cho nhau thì:

    + Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho tới khi nhiệt độ 2 vật bằng nhau thì sự truyền nhiệt ngừng lại.

    + Nhiệt lượng vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào.

- Phương trình cân bằng nhiệt: Q_{tỏa ra} = Q_{thu vào}.

B - Giải bài tập

1. Bài tập trong SBT

Bài 25.1 trang 119 Vở bài tập Vật Lí 8: Người ta thả ba miếng đồng, nhôm, chì có cùng khối lượng vào một cốc nước nóng. Hãy so sánh nhiệt độ cuối cùng của ba miếng kim loại trên bằng cách chọn các câu trả lời sau đây:

A. Nhiệt độ của ba miếng bằng nhau.

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

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

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

Lời giải:

Chọn A.

Vì khi thả ba miếng kim loại cùng khối lượng vào cốc nước nóng thì nhiệt độ của cốc nước cao hơn sẽ truyền sang ba miếng kim loại và cuối cùng khi nhiệt độ của ba miếng bằng nhau thì quá trình truyền nhiệt sẽ dừng lại.

Bài 25.2 trang 119 Vở bài tập Vật Lí 8: Người ta thả ba miếng đồng, chì có cùng khối lượng và cùng được đun nóng tới 100^oC vào một cốc nước lạnh. Hãy so sánh nhiệt lượng do các miếng kim loại trên truyền cho nước bằng cách chọn các câu trả lời sau đây:

A. Nhiệt lượng của ba miếng truyền cho nước bằng nhau.

B. Nhiệt lượng của miếng nhôm truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng đồng, miếng chì.

C. Nhiệt lượng của miếng chì truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng đồng, miếng nhôm.

D. Nhiệt lượng của miếng đồng truyền cho nước lớn nhất, rồi đến miếng nhôm, miếng chì.

Lời giải:

Chọn B.

Vì nhiệt lượng do 3 miếng kim loại tỏa ra là: Q_tỏa = m.c.Δt mà chúng có cùng khối lượng và nhiệt độ như nhau nên nhiệt dung riêng của kim loại nào lớn hơn thì nhiệt lượng của nó tỏa ra lớn hơn. C_nhôm > c_đồng > c_chì nên Q_nhôm > Q_đồng > Q_chì.

Bài 25.3 trang 119-120 Vở bài tập Vật Lí 8: Một học sinh thả 300g chì ở 100^oC vào 250g nước 58,5^oC làm cho nước nóng lên tới 60^oC.

a) Hỏi nhiệt độ của chì ngay khi cân bằng nhiệt?

b) Tính nhiệt lượng nước thu vào.

c) Tính nhiệt dung riêng của chì.

d) So sánh nhiệt dung riêng của chì tính được với nhiệt dung riêng của chì tra trong bảng và giải thích tại sao có sự chênh lệch. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kg.K.

Tóm tắt:

Chì: m₁ = 300g = 0,3kg; t₁ = 100^oC

Nước: m₂ = 250g = 0,25kg; t₂ = 58,5^oC; c₂ = 4190J/kg.K

t = 60^oC

a) Khi cân bằng t_chì = t_cb = ?

b) Q_{nước thu} = Q₂ = ?

c) Tìm c_chì = c₁ = ? (J/kg.K)

d) So sánh c₁ với giá trị trong bảng? Giải thích?

Lời giải:

a) Nhiệt độ cuối cùng của chì bằng nhiệt độ cuối của nước:

Q_tỏa = Q_thu

m₁.c₁.(100 – t_{cân bằng}) = m₂.c₂.( t_{cân bằng} – 58,5)

⇒ t_{cân bằng} = 60^o.

b) Nhiệt lượng nước thu vào là:

Q₂ = m₂.c₂.(t – t₂) = 0,25. 4190.(60 – 58,5) = 1571,25J.

c) Nhiệt lượng trên là do chì tỏa ra, do đó có thể tính được nhiệt dung riêng của chì là:

d) Chỉ gần bằng. Có sự chênh lệch này là do sự thất thoát nhiệt do truyền cho môi trường xunh quanh.

Bài 25.4 trang 120 Vở bài tập Vật Lí 8: Một nhiệt lượng kế chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 15^oC. Hỏi nước nóng lên tới bao nhiêu độ nếu bỏ vào nhiệt lượng kế một quả cầu bằng đồng thau khối lượng 500 g được đun nóng tới 100^oC.

Lấy nhiệt dung riêng của đồng thau là 368J/kgK, của nước là 4186J/kgK. Bỏ qua nhiệt lượng truyền cho nhiệt lượng kế và môi trường bên ngoài.

Tóm tắt:

Nước: V_nước = 2 lít ↔ m₁ = 2kg; t₁ = 15^oC; c₁ = 4186J/kg.K

Đồng: m₂ = 500g = 0,5kg, t₂ = 100^oC; c₂ = 368J/kg.K

Tìm t = ? (^oC)

Lời giải:

Nhiệt lượng quả cầu đồng tỏa ra là:

Q₂ = m₂.c₂.(t₂ – t) = 0,5.368.(100 – t)

Nhiệt lượng nước thu vào là:

Q₁ = m₁.c₁.(t – t₁) = 2.4186.(t – 15)

Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên:

Q_thu = Q_tỏa ↔ Q₂ = Q₁

↔ 0,5.368.(100 – t) = 2.4186.(t – 15)

Suy ra t = 16,83^oC.

2. Bài tập tương tự

Bài 25a trang 120 Vở bài tập Vật Lí 8: Câu nào sau đây là đúng nhất?

A. Nhiệt chỉ có thể truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp.

B. Nhiệt không thể truyền từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao.

C. Nhiệt không thể truyền được giữa hai vật có nhiệt độ bằng nhau.

D. Cả ba câu trên đều đúng.

Lời giải:

Chọn A.

Vì nhiệt chỉ tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn nên câu A đúng.

Bài 25b trang 121 Vở bài tập Vật Lí 8: Câu nào sau đây là đúng?

A. Nhiệt chỉ có thể truyền từ vật có nhiệt năng lớn hơn sang vật có nhiệt năng nhỏ hơn.

B. Nhiệt có thể truyền từ vật có nhiệt năng nhỏ hơn sang vật có nhiệt năng lớn hơn.

C. Nhiệt không thể truyền giữa hai vật có nhiệt năng bằng nhau.

D. Cả ba câu trên đều đúng.

Lời giải:

Chọn B.

Vì nhiệt chỉ tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn nên nhiệt vẫn có thể truyền từ vật có nhiệt năng nhỏ hơn (nhưng có thể có nhiệt độ lớn hơn) sang vật có nhiệt năng lớn hơn (nhưng có thể có nhiệt độ thấp hơn).

Bài 25c trang 121 Vở bài tập Vật Lí 8: Nội dung nào sau đây không liên quan đến nguyên lí truyền nhiệt giữa hai vật?

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

B. Nhiệt truyền từ vật có nhiệt năng lớn hơn sang vật có nhiệt năng nhỏ hơn.

C. Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.

D. Sự truyền nhiệt xảy ra cho tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.

Lời giải:

Chọn B.

Khi có 2 vật truyền nhiệt cho nhau thì:

    + Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho tới khi nhiệt độ 2 vật bằng nhau thì sự truyền nhiệt ngừng lại.

    + Nhiệt lượng vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào.

Bài 25d trang 121 Vở bài tập Vật Lí 8: Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng 100g chứa 500 g nước ở nhiệt độ 15^oC. Người ta thả vào nhiệt lượng kế một miếng nhôm ở 100^oC. Nhiệt độ của nhiệt lượng kế khi bắt đầu có cân bằng nhiệt là 20^oC. Tính khối lượng của miếng nhôm. Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài.

Tóm tắt:

Nhiệt lượng kế: m₁ = 100g = 0,1kg; t₁ = 15^oC; c₁ = 380J/kg.K

Nước: m₂ = 500g = 0,5kg; t₂ = 15^oC; c₂ = 4200J/kg.K

Miếng nhôm: m₃; t₃ = 100^oC; c₃ = 880J/kg.K

t_{cân bằng} = t = 20^oC

Tìm m₃ = ?

Lời giải:

Nhiệt lượng nhiệt lượng kế và nước thu vào lần lượt là:

Q₁ = m₁.c₁.(t – t₁) = 0,1.380.(20 – 15) = 190J

Q₂ = m₂.c₂.(t – t₂) = 0,5.4200.(20 – 15) = 10500J

Nhiệt lượng miếng hợp kim tỏa ra:

Q₃ = m₃.c₃.(t₃ – t) = m₃.880.(100 – 20) = 70400m₃ ( J)

Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên:

Q₃ = Q₁ + Q₂ (1)

↔ 70400m₃ = 190 + 10500 = 10690J

→ m₃ = 0,152kg = 152g.

Bài 25đ trang 121 Vở bài tập Vật Lí 8: Phải pha bao nhiêu lít nước ở 20^oC vào 3 lít nước ở 100^oC để sau khi pha có nhiệt độ là 40^oC?

Lời giải:

Nhiệt lượng do nước lạnh thu vào: Q₁ = m₁.c₁.(40 – 20)

Nhiệt lượng do nước nóng tỏa ra: Q₂ = m₂.c₂.(100 – 40)

Do Q₁ = Q₂ và c₁ = c₂ = c_nước ⇔ 20.m₁ = 60.m₂ (1)

Mặt khác: m₂ = 3kg (vì 3 lít nước ứng với 3kg nước).

Do đó từ (1) ta suy ra m₁ = 9kg.

Vì 1 lít nước ứng với 1kg nước nên 9kg nước có thể tích là 9 lít.

Vậy phải pha 9 lít nước ở nhiệt độ 20^oC vào 3 lít ở nhiệt độ 100^oC.