Bài tập về nội năng và sự biến đổi nội năng có lời giải chi tiết

Tài liệu Bài tập nội năng và sự biến đổi nội năng gồm nội dung chính sau:

·         Phương pháp giải

–          Tóm tắt lý thuyết ngắn gọn Nội năng và sự biến đổi nội năng.

1.      Ví dụ minh họa

–          Gồm 5 ví dụ minh họa đa dạng có đáp án và lời giải chi tiết Bài tập nội năng và sự biến đổi nội năng.

2.      Bài tập tự luyện

–          Gồm 12 bài tập tự luyện có đáp án và lời giải chi tiết giúp học sinh tự rèn luyện cách giải các dạng Bài tập nội năng và sự biến đổi nội năng.

Mời các quý thầy cô và các em học sinh cùng tham khảo và tải về chi tiết tài liệu dưới đây:

Bài tập nội năng và sự biến đổi nội năng

I. Nội năng.

1. Nội năng là gì?

Nội năng của vật là tổng động năng và thế năng của các phân từ cấu tạo nên vật.

Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thế tích của vật:

u = f(T, V)

2. Độ biến thiên nội năng.

Là phần nội năng tăng thêm hay giảm bớt đi trong một quá trình.

II. HAI CÁCH LÀM THAY ĐỔI NỘI NĂNG.

1. Thực hiện công.

Ví dụ: − Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát

2. Truyền nhiệt.

a. Quá trình truyền nhiệt.

Quá trình làm thay đổi nội năng không có sự thực hiện công gọi là quá trình truyền nhiệt.

Ví dụ: làm nóng miếng kim loại bằng cách nhúng vào nước nóng

b. Nhiệt lượng.

Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng: ΔU = Q Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc lỏng thu vào hay toả ra khi nhiệt độ thay đổi được tính theo công thức: Q = mcΔt = mc(t₂ – t₁)

III. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

− Xác định nhiệt lượng tỏa ra

− Xác định nhiệt lượng thu vào

− Theo điều kiện cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu Với Q = mcΔt = mc(t₂ – t₁)

IV. CÁC VÍ DỤ MINH HỌA

Câu 1. Người ta thả miếng đồng m = 0,5kg vào 500g nước. Miếng đồng nguội đi từ 80°C đến 20°C Hỏi nước đã nhận được một nhiệt lượng bao nhiêu từ đồng và nóng lên thêm bao nhiêu độ? Lấy C_Cu = 380J/kg.K,  = 4190 J/kg.K.

Giải:

Nhiệt lượng tỏa ra : Q_Cu = mcu.C_Cu (t1 −1) = 11400( J )

Theo điều kiện cân bằng nhiệt:

Qtoá = Qthu → Q_H2O = 11400 J Nước nóng lên thêm:

Q_H2O = m_H2O.C_H2OΔt

→11400 = 0,5.4190. Δt → Δt = 5,4⁰C

Câu 2. Để xác định nhiệt dung riêng của một chất lỏng, người ta đổ chất lỏng đó vào 20g nước ở 100°C. Khi có sự cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp nước là 37,5°c, miih = 140g. Biết nhiệt độ ban đầu của nó là 20⁰C, C_H2O = 4200 J/kg.K.

Giải:

Nhiệt lượng tỏa ra: Q_H2O = m_H2O.C_H2O (t₂ − t) = 5250 ( J )

Nhiệt lượng thu vào: Q _H2O = m­_CL C_CL.(t – t₁) = 2,1. C_CL (J )

Theo điều kiện cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu →5250 = 2,1.C_CL → C_CL = 2500( J/Kg.K)

Câu 3. Một cốc nhôm m = l00g chứa 300g nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng 75g vừa rút ra từ nồi nước sôi 100°C. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Lấy C_Al = 880 J/kg.K, C_Cu = 380 J/kg.K, C_H2O = 4190 J/kg.K.

Giải:

Nhiệt lượng tòa ra: Q_cu = m_cu.C_cu (t₂ − t) = 2850 − 28,5t

Nhiệt lượng thu vào: Q_H2O = m_H2O.C_H2O(t – t₁) = 1257.t − 25140

Q_Al = m_Al.C_Al(t – t₁) = 88.t −1760

Theo điều kiện cân bằng nhiệt:

 Q_tỏa = Q_thu → 2850 − 28,5t = 1257.t − 25140 + 88.t − 1760 → t = 21,7°C

Câu 4. Một ấm đun nước bằng nhôm có m = 350g, chứa 2,75kg nước được đun trên bếp. Khi nhận được nhiệt lượng 650KJ thì ấm đạt đến nhiệt độ 60°C. Hỏi nhiệt độ ban đầu của ấm, biết C_Al = 880 J/kg.K, C_H2O = 4190 J/kg.K.

Giải:

Nhiệt lượng thu vào: Q_H2O = m_H2O.C_H2O (t – t₁) = 691350 − 11522,5t₁

Q_Al = m_Al.C_Al(t – t₁ ) = 19320 − 322t₁

Nhiệt lượng ấm nhôm đựng nước nhận được : Q_H2O + Q_Al = 650.103 → t = 5,l°C

Câu 5. Một cái cốc đựng 200cc nước có tổng khối lượng 300g ở nhiệt độ 30°C. Một người đổ thêm vào cốc l00cc nước sôi. Sau khi cân bằng nhiệt thì có nhiệt độ 50°C. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm cốc, biết C_H2O = 4200 J/kg.K, khối lượng riêng của nước là lkg/ lít.

Giải:

1 cc = lml = 10^-6m³

Khối lượng ban đầu của nước trong cốc: m₁ = V₁. ρ_n = 200g

Khối lượng cốc: m = 300 − 200 = 100g

Nhiệt lượng do lượng nước thêm vào tỏa ra khi từ 100° đến 50°:

Q₂ = m₂.C_n (100 − 50)

Nhiệt lượng do lượng nước trong cốc thu vào để tăng từ 30° đến 50°:

Q’ = m₁.C_n.(50 − 30)

Nhiệt lượng do cốc thu vào khi tăng từ 30° đến 50°: Q_C = m.C_c. (50 − 30)

Theo điều kiện cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu  Q’ + Q_C = Q₂

→m.C_c.( 50 − 30 ) + rm.C_n.(50 − 30 ) = m₂.C_n (100 − 50 ) → C = 2100 J/.Kg.K

 

V. BÀI TẬP TỰ LUYỆN:

Câu 1. Người ta bỏ 1 miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở t = 136°C vào 1 nhiệt lượng kế có nhiệt dung là 50 J/K chứa l00g nước ở 14°C. Xác định khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên, biết nhiệt độ khi cân bằng trong nhiệt lượng kế là 18°C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường nên ngoài, C_Zn = 377 J/kg.K, C_Pb = 126 J/Kg.K. C_H2O = 4180J/kg

Xem thêm