Đáp án Vật lí 12 kết nối Bài 7: Bài tập về vật lí nhiệt

BÀI 7. BÀI TẬP VỀ VẬT LÍ NHIỆT

KHỞI ĐỘNG

Để giải các bài tập Vật lí nhiệt cần đến những kiến thức và công thức cơ bản nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Để giải các bài tập Vật lí nhiệt cần đến những kiến thức và công thức cơ bản ta cần lưu ý những vấn đề sau:

- Vận dụng định luật I của Nhiệt động lực học và định luật bảo toàn năng lượng vào các quá trình biến đổi nội năng của vật.

- Khi nội năng của vật biến đổi chỉ bằng cách truyền nhiệt

Nếu quá trình truyền nhiệt chỉ làm thay đổi nhiệt độ của vật:

Trong đó:

+ m là khối lượng của nước

+ c là nhiệt dung riêng của nước 

+ ∆T là sự thay đổi của nhiệt độ của nước ban đầu và sau khi đun.

Nếu quá trình truyền nhiệt làm vật từ thể này sang thể khác ở nhiệt độ không đổi:

Trong đó:

+ Q là nhiệt lượng cần truyền cho chất lỏng (J)

+ m là khối lượng chất lỏng (kg)

+ L là nhiệt hoá hơi riêng của chất lỏng (J/K).

Trong các quá trình này nếu có nhiều vật chỉ truyền nhiệt cho nhau không truyền nhiệt ra bên ngoài thì độ lớn của nhiệt lượng các vật toả ra bằng độ lớn nhiệt lượng của các vật thu vào:

I. MỘT SỐ LƯU Ý TRONG VIỆC GIẢI BÀI TẬP VỀ VẬT LÍ NHIỆT

II. BÀI TẬP VÍ DỤ

II. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Quy ước dấu nào sau đây phù hợp với định luật I của nhiệt động lực học?

A. Vật nhận công: A < 0; vật nhận nhiệt lượng: Q < 0.

B. Vật nhận công: A > 0; vật nhận nhiệt lượng: Q > 0.

C. Vật thực hiện công: A > 0; vật truyền nhiệt lượng: Q > 0.

D. Vật thực hiện công: A > 0; vật truyền nhiệt lượng: Q < 0.

Hướng dẫn chi tiết:

Đáp án B.

Định luật I của nhiệt động học: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng vật nhận được:.

Trong đó: là độ biến thiên nội năng; A là công của vật; Q là nhiệt lượng.

Quy ước về dấu của A và Q:

+ Q > 0: vật nhận nhiệt lượng từ vật khác; Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng cho vật khác.

+ A > 0: Vật nhận công từ vật khác; A < 0: Vật thực hiện công lên vật khác.

Đáp án A sai là do A < 0 là vật thực hiện công và Q < 0 là vật truyền nhiệt lượng cho vật khác

Đáp án C sai là do A > 0 là vật nhận công và Q > 0 là vật nhận nhiệt lượng từ vật khác.

Đáp án D sai là do A > 0 là vật nhận công.

Bài 2: Một lượng nước và một lượng rượu có thể tích bằng nhau được cung cấp các nhiệt lượng tướng ứng là Q₁ và Q₂. Biết khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m³ và của rượu là 800 kg/m³, nhiệt dung riêng của nước là 4 200 J/kg.K và của rượu là 2 500 J/kg.K. Để độ tăng nhiệt độ của nước và rượu bằng nhau thì:

A. Q₁ = Q₂.                                        B. Q₁ = 1,25 Q₂.

C. Q₁ = 1,68 Q₂.                                 D. Q₁ = 2,10 Q₂.

Hướng dẫn chi tiết:

Theo đề bài có: C_nước = 4200 J/kg.K, C_rượu  2500 J/kg.K

Ta gọi: Q₁ là lượng nhiệt cung cấp cho nước, Q₂ là lượng nhiệt cung cấp cho rượu.

Ta biến đổi công thức:  ;

Bài 3: Lấy hai túi lọc giống nhau. Thả nhẹ nhàng một túi vào cốc thủy tinh đựng nước nguội, một túi vào cốc thủy tinh đựng nước nóng để các túi nằm yên ở đáy cốc. Quan sát và dùng mô hình động học phân tử về cấu tạo để giải thích hiện tượng xảy ra trong hai cốc.

Hướng dẫn chi tiết:

Cốc nước nguội: Cốc A.

Cốc nước nóng: Cốc B

Khi ta thả túi trà vào cốc A và một túi trà vào cốc B thì ta thấy túi trà cốc A tan chậm hơn túi trà trong cốc B.

Bởi vì theo mô hình động học phân tử về cấu tạo thì các phân tử chuyển động không ngừng, nhiệt độ càng cao thì tốc độ chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn. 

Do đó:

- Túi trà trong cốc A có nhiệt độ thấp hơn nên tốc độ chuyển động cũng chậm hơn, chính vì vậy mà nó tan chậm hơn. 

- Túi trà cho vào cốc B có nhiệt độ cao hơn nên tốc độ chuyển động nhanh hơn, chính vì vậy mà nó tan nhanh hơn.

Bài 4: a) Một ấm điện công suất 1 000 W. Tính thời gian cần thiết để đun 300 g nước có nhiệt độ ban đầu là 20 oC đến khi sôi ở áp suất tiêu chuẩn. Tại sao kết quả chỉ được coi là gần đúng?

b) Nếu để nước trong ấm sôi thêm 2 phút thì lượng nước còn lại trong ấm là bao nhiêu? Lấy nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi riêng của nước là c = 4,2.10³ J/kg.K và L = 2,26.10⁶ J/kg.

Hướng dẫn chi tiết: