Tài liệu dạy học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hướng dẫn Tài liệu dạy học Vật lý 8 Chủ đề 23 hay nhất. Tải về định dạng file PDF cho các thầy cô giáo tham khảo.

Hoạt động 1 trang 163 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hãy tìm hiểu thí nghiệm kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và khối lượng của vật.

Người ta dùng đèn cồn lần lượt đun hai khối lượng nước khác nhau (100g và 200g) chứa trong hai cốc thủy tinh giống nhau để trong mỗi cốc đều nóng lên thêm 20^oC (hình H23.2).

Trong một lần thí nghiệm, kết quả được ghi nhận lại ở bảng 1 sau.

Bảng 1.

	Chất	Khối lượng	Độ tăng nhiệt độ	Thời gian đun
Cốc 1	Nước	m1=100g	Δt1=20oC	t1=5 min
Cốc 2	Nước	m2=200g	Δt2=20oC	t2=10 min

Cho biết nhiệt lượng do ngọn lửa đèn cồn truyền cho nước tỉ lệ với thời gian đun nươc. Hãy trả lời câu hỏi và nêu nhận xét.

- Trong thí nghiệm trên, yếu tố nào ở hai cốc nước được giữ giống nhau, yếu tố nào thay đổi ?

- Ta có so sánh: m₂=.....m₁

Do t₂=.....t₁ nên nhiệt lượng cung cấp trong hai trường hợp:Q₂=.....Q₁

Vậy, với cùng một chất cấu tạo vật và cùng độ tăng nhiệt độ, khối lượng vật càng..…thì nhiệt lượng vật thu vào càng…..

                                          

Lời giải chi tiết

Các yếu tố được giữ giống nhau là: Chất cấu tạo nên vật, độ tăng nhiệt độ.

Các yếu tố thay đổi là khối lượng và thời gian đun.

Ta có so sánh: m₂ = 2m₁

Do t₂ = 2t₁ nên nhiệt lượng cung cấp trong hai trường hợp:Q₂ = 2Q₁

Vậy, với cùng một chất cấu tạo vật và cùng độ tăng nhiệt độ, khối lượng vật càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng nhiều.

Hoạt động 2 trang 164 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hãy tìm hiểu  thí nghiệm kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ của vật.

Các em hãy trả lời và nêu nhận xét:

- Trong thí nghiệm, cần phải giữ không đổi những yếu tố nào, thay đổi yếu tố nào ?

- Hãy đề ra cách làm thí nghiệm để thực hiện được yêu cầu kiểm tra nêu trên.

- Bảng 2 sau đây là kết quả trong một lần thực hiện thí nghiệm với hai cốc nước, mỗi cốc cùng chứa 100 g nước và được đun nóng lần lượt bằng đèn cồn trong 5 min, 10 min (hình H23.3).

Bảng 2.

	Chất	Khối lượng	Độ tăng nhiệt độ	Thời gian đun
Cốc 1	Nước	m1=100g	Δt1=20oC	t1=5 min
Cốc 2	Nước	m2=100g	Δt2=40oC	t2=10 min

Ta có so sánh: Δt₂=Δt₁

 Do t₂=.....t₁ nên nhiệt lượng cung cấp trong hai trường hợp Q₂=.....Q₁

Vậy, với cùng khối lượng và chất cấu tạo vật, độ tăng nhiệt độ của vật càng….. thì nhiệt lượng vật thu vào càng…..

                                            

Lời giải chi tiết

Ta có so sánh: Δt₂=2Δt₁

 Do t₂=2t₁ nên nhiệt lượng cung cấp trong hai trường hợp Q₂=2Q₁

Vậy, với cùng khối lượng và chất cấu tạo vật, độ tăng nhiệt độ của vật càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng cao.

Hoạt động 3 trang 165 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hãy tìm hiểu  thí nghiệm kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên với chất cấu tạo vật.

Các em hãy trả lời và nêu nhận xét:

- Trong thí nghiệm, cần phải giữ không đổi những yếu tố nào, thay đổi yếu tố nào ?

- Hãy đề ra cách làm thí nghiệm để thực hiện được yêu cầu kiểm tra nêu trên.

- Bảng 3 sau đây là kết quả trong một lần thực hiện thí nghiệm với hai cốc, một  cốc chứa 100 g nước còn cốc kia chưa 100 g rượu và đề được đun nóng  bằng đèn cồn lên thêm 20^oC (hình H23.4)

Bảng 3

	Chất	Khối lượng	Độ tăng nhiệt độ	Thời gian đun
Cốc 1	Nước	m1=100g	Δt1==20oC	t1=5min
Cốc 2	Rượu	m2=100g	Δt2=20oC	t2=3min

Do t₂.....t₁ nên nhiệt lượng cung cấp trong hai trường hợp Q₂.....Q₁

Vậy, với cùng khối lượng và  độ tăng nhiệt độ, nhiệt lượng cần truyền cho vật phụ thuộc vào …….

                                          

Lời giải chi tiết

Để kiểm tra mối quan hệ giữa nhiệt lượng cần thu vào để nóng lên với chất cấu tạo vật. Ta cần phải giữ không đổi khối lượng các vật, độ tăng nhiệt độ. Thay đổi yếu tố cấu tạo nên vật và thời gian đun vật.

Do t₂>t₁ nên nhiệt lượng cung cấp trong hai trường hợp Q₂>Q₁

Vậy, với cùng khối lượng và  độ tăng nhiệt độ, nhiệt lượng cần truyền cho vật phụ thuộc vào chất cấu tạo nên vật.

Hoạt động 4 trang 166 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hãy tìm hiểu và trả lời

- Để đúc một bức tượng bằng đồng người ta phải đun cho đồng nóng chảy rồi đổ vào khuôn. Em hãy tính nhiệt lượng cần cung cấp để một khối đồng có khối lượng m = 6kg tăng từ nhiệt độ 33^oC lên đến nhiệt độ nóng chảy (1083^oC).

- Một ấm đun bằng inox có khối lượng m₁=0,7kg chứa 3 lít nước ở nhiệt độ t₀=25^oC (hình H23.4). Biết nhiệt dung riêng của inox là c₁=400J/(kg.K).Em hãy tính nhiệt lượng thu vào của ấm nước để đun cho nước trong ấm bắt đầu sôi (nhiệt độ t = 100^oC)

                                                     

Lời giải chi tiết

- Ta có khối lượng của đồng là m = 6kg.

t₁=33^oC và t₂=1083^oC

Nhiệt dung riêng của đồng c = 380 J/(kg.K)

Nhiệt lượng cần cung cấp là:

Q=m.c.Δt=6.280.(1083−33)=2394kJ

- Ta có

Khối lượng của inox m₁=0,7kg

Khối lượng riêng của nước m₁=0,3kg

Nhiệt dung riêng của inox và nước lần lượt là c₁=400J/(kg.K) và c₂=4200J/(kg.K).

Nhiệt độ trước và sau t₁=25^oC và t₂=100^oC

Nhiệt lượng cần cung cấp là:

Q=0,7.400.(100−25)+3.4200.(100−25)=966000J

Hoạt động 5 trang 167 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hãy tìm hiểu và trả lời.

Một ấm pha trà bằng sứ có khối lượng m₁=400g, nhiệt độ t₁=25^oC. Trước khi pha trà, người ta muốn làm cho ấm nóng lên. Biết nhiệt dung riêng của sứ là c₁=800J/(kg.K) của nước là c₂=4200J/(kg.K)Ta cần rót vào ấm một lượng nước sôi (nhiệt độ t₂=100^oC) có khối lượng m₂ là bao nhiêu để ấm tăng lên đến 50^oC (hình H23.5).

Lời giải chi tiết

Đổi m₁=400g=0,4kg

Nhiệt độ của nước và cốc khi cân bằng là t = 50^oC

Nhiệt lượng do nước tỏa ra là Q₂=m₂c₂(t₂−t)

Nhiệt lượng do cốc thu vào là: Q₁=m₁c₁(t−t₁)

Phương trình cân bằng nhiệt: Q₁=Q₂

Thay số vào ta được m₂=0,038kg=38g

Hoạt động 7 trang 168 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Để xác định nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm, người ta dùng một dụng cụ có tên là nhiệt lượng kế. Đó là một bình có hai lớp vỏ, giữa hai lớp vỏ là không khí để ngăn cản sự truyền nhiệt giữa các chất trong bình với môi trường ngoài. Trong bình có một nhiệt kế và một que khuấy.

Người ta đổ 400g nước vào bình nhiệt lượng kế và dùng nhiệt kế đo được nhiệt độ của nước là 25^oC. Thả một khối kim loại có khối lượng 200g đã được nung nóng đến nhiệt độ 100^oC vào bình. Nhiệt kế đo được nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 28^oC. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước như ở bảng HĐ4. Em hãy tìm nhiệt dung riêng của kim loại.

Lời giải chi tiết

Từ phương trình cân bằng nhiệt ta có:

Q_tỏa=0,2.cKL(100−28)=0,4.4200(28−20)⇒c_KL=933,33J/(kg.K)

Bài 1 trang 169 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Nhiệt lượng một vật thu vào, tỏa ra phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Viết công thức tính nhiệt lượng thu vào, tỏa ra của một vật, nêu tên gọi và đơn vị tính của từng đại lượng trong công thức.

Một khối nước có khối lượng 2kg ở nhiệt độ 20⁰C.

a) Để đun nóng khối nước này đến lúc bắt đầu sôi (nhiệt độ 100^oC), ta phải cung cấp cho nước một nhiệt lượng là bao nhiêu ?

b) Khi nước sôi, người ta ngừng đun nước. Sau một thời gian, nhiệt độ của khối nước giảm còn 40^oC. Trong thời gian này, nước đã tỏa ra một nhiệt lượng là bao nhiêu ?

Lời giải chi tiết

- Nhiệt lượng của một vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào ba yếu tố: Khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật và chất cấu tạo nên vật.

- Công thức tính nhiệt lượng thu vào: Q_thu=m.c.(t₂−t₁)

Trong đó:

+ m: khối lượng của vật (kg)

+ t₂ : nhiệt độ cuối của vật (^oC)

+ t₁ : nhiệt độ đầu của vật (^oC)

+ c: nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K)

+ Q:  nhiệt lượng thu vào của vật

Chú ý: Ngoài J, KJ đơn vị nhiệt lượng còn được tính bằng calo, Kcalo.

1 Kcalo = 1000 calo; 1 calo = 4,2 J

- Từ công thức tính nhiệt lượng thu vào ta có:

Q_thu=m.c.(t₂−t₁)=2.4200.(100−20)=672000J

Vậy nhiệt lượng cần cung cấp cho nước là: 672000 J.

Sau một thời gian, nhiệt độ của khối nước giảm còn 40oC nước đã tỏa ra một nhiệt lượng là:

Q_tỏa=m.c.(t₃−t₂)=2.4200.(100−40)=504000J

Bài 2 trang 169 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hai vật trao đổi nhiệt với nhau tuân theo nguyên lí truyền nhiệt như thế nào ?

Một khối sắt có nhiệt độ 80^oC được thả vào nước ở nhiệt độ 20^oC. Cho biết khối sắt và nước có cùng khối lượng. Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt, hãy tìm nhiệt độ của nước và khối  sắt khi có cân bằng nhiệt.

Lời giải chi tiết

Nguyên lí truyền nhiệt:

Khi 2 vật truyền nhiệt cho nhau thì:

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

- Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của 2 vật cân bằng nhau thì ngừng lại.

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

Phương trình cân bằng nhiệt Q_tỏa=Q_thu

Phương trình cân bằng nhiệt Q_tỏa=Q_thu

Q_tỏa=m.c_sắt.(t_sắt−t) =m.c_nước(t−t_nước)=Q_thu

⇒460(80−t)=4200(t−20)

⇒t=26^oC

Bài 3 trang 170 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Để đun một khối nước có khối lượng m, nhiệt độ 23^oC nóng lên đến 98^oC, ta cần cung cấp cho nước một nhiệt lượng A. Để đun nóng rượu có khối lượng 3m, nhiệt độ 36^oC lên đến 78^oC, ta cần cung cấp cho rượu một nhiệt lượng là

A. Q’ = Q

B. Q’ = 3Q

C. Q’ = Q/3

D. Q’ = Q/9

Lời giải chi tiết

Nhiệt lượng cần đun nóng khối nước là: Q_nước=m.4200.(98−23)= 315000.m(J)

Nhiệt lượng cần đun nóng khối rượu là: Q_rượu=3m.2500.(78−36)=315000.m(J)

⇒Q_nước=Q_rượu

Bài 4 trang 170 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Đun nước trong một ấm nhôm từ nhiệt độ phòng đến lúc nước sôi. Gọi khối lượng của ấm là m, của nước là m’; nhiệt lượng cung cấp cho ấm là Q, cho nước là Q’. Phát biểu nào sau đây là đúng ?

A. Khi m = m’ thì Q = Q’

B. Khi m > m’ thì Q > Q’

C. . Khi m = m’ thì Q < Q’

D. Khi m < m’ thì Q = Q’

Lời giải chi tiết

Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm là: Q=m.c_nhôm .(t−t_o)= m.880.(t−t_o)

Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước là: Q′=m′.c_nước.(t−to) =m′.880.(t−t_o)

QQ′=m.880m′.4200

Nếu m = m’ thì Q < Q’

Chọn đáp án C.

Bài 5 trang 170 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Một khối nước có khối lượng m₁, nhiệt độ là t₁=20^oC được đổ vào chung với khối nước có khối lượng m₂, nhiệt độ t2=80^oC. Để tăng nhiệt độ chung của nước khi có cân bằng nhiệt là t = 60^oC, giữa m₁ và m₂ cần có  liên hệ là.

A. m₁=2m₂

B. m₂=2m₁

C. m₁=3m₂

D. m₂=3m₁

Lời giải chi tiết

Khối lượng nước m₁;t₁=20^oC

Khối lượng nước m₂;t₂=80^oC

Khi cân bằng t = 60^oC

c_nước=4200J/(kg.K)

Tìm ra mối quan hệ m₁ và m₂

Phương trình cân bằng nhiệt Q_tỏa=Q_thu

Q_tỏa=m₂.4200.(80−60)=m₁.4200.(60−20)=Q_thu

⇒m₂=2.m₁

Bài 6 trang 170- Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Hai cái li có cùng khối lượng và ở cùng nhiệt độ phòng, một li bằng inox và một li bằng nhôm. Nhiệt dung riêng của inox nhỏ hơn của nhôm. Rót vào mỗi li cùng một lượng nước sôi. Khi có cân bằng nhiệt giữa li và nước trong li thì

A. nhiệt độ của hai li bằng nhau

B. nhiệt độ của hai li thấp hơn nhiệt độ phòng

C. Nhiệt độ của li inox cao hơn nhiệt độ của li nhôm

D. nhiệt độ của li inox thấp hơn nhiệt độ của li nhôm.

Lời giải chi tiết

Vì nhiệt dung riêng của nhôm lớn hơn của inox nên nhiệt độ của inox cao hơn nhiệt độ của nhôm.

Chọn đáp án C.

Bài 7 trang 170 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Một tấm nhôm và một tấm thép có cùng khối lượng m, cùng nhiệt độ ban đầu t₀=20⁰C. Cung cấp cho mỗi tấm một nhiệt lượng Q. Biết tấm thép nóng lên đến nhiệt độ 80^oC. Hỏi tấm nhôm nóng lên đến nhiệt độ bao nhiêu ?

Lời giải chi tiết

Ta có:

+ Nhiệt dung riêng của thép: c_thép = 460 J/kg.K

+ Nhiệt dung riêng của nhôm: c_nhôm = 880 J/kg.K

m_nhôm =m_thép;t_o1=t_o2=20^oC và nhiệt lượng cung cấp là như nhau:

Q=m.c_thép(80−20)= m.c_nhôm (t′−20)

⇒460.60=880.(t′−20)⇒ t′=51,36^oC

Bài 8 trang 171 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Một tấm kim loại chứa 3kg nước ở nhiệt độ 20^oC được đun bằng bếp điện. Thời gian đun nước cho đến lúc nước sôi (ở nhiệt độ 100^oC) là 20 min. Cho biết công suất của bếp là 1500W, nghĩa là trong mỗi bếp tỏa ra một nhiệt lượng bằng 1500J. Gọi hiệu suất của bếp là H = Q/Q’ là nhiệt lượng cung cấp cho nước và Q’ là nhiệt lượng do bếp tỏa ra. Hãy tính H.

Lời giải chi tiết

Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước để đun sôi là: Q=3.4200.(100–20)=1008000J

Nhiệt lượng do bếp tỏa ra là: Q′=P.t=1500.20.60=1800000J

Hiệu suất đun nước là: H=Q/Q′=56%

Bài 9 trang 171 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Một cái bình có khối lượng m₁=500g, nhiệt độ t₁=30^oC. Rót nước có khối lượng m₂=300g, nhiệt độ t₂=90^oCvào bình. Nhiệt độ của bình và nước khi có cân bằng nhiệt t = 75,5^oC. Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường. Hãy tìm nhiệt dung riêng của sứ.

Lời giải chi tiết

Phương trình cân bằng nhiệt Q_tỏa=Q_thu

Q_tỏa=m₂.4200.(90−75,5)=m1.c_sứ.(75,5−30)=Q_thu

 ⇒c_sứ=803J/(kg.K)

Bài 10 trang 171 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Một khối kim loại có khôi lượng m₀, nhiệt độ t₀=75^oC được thả vào một khối nước có khối lượng m, nhiệt độ t = 20^oC thì nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là t₁=30^oC. Hỏi nếu thả khối kim loại đó vào khối nước có khối lượng 2m, nhiệt độ t=20^oC thì nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là bao nhiêu ?

Lời giải chi tiết

Ta có

Lần 1:

Lần 2:

Bài 11 trang 171 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Một khối nhôm và một khối sắt có cùng khối lượng m, cùng nhiệt độ ban đầu t₀. Đường biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của các khối này theo nhiệt lượng thu vào được mô tả ở đồ thị bên. Hỏi đường biểu diễn nào tương ứng với nhôm, khối sắt ?

                                                   

Lời giải chi tiết

⇒cII=880 là nhôm còn ⇒cI=460 là sắt.

Vậy đường biểu diễn I là sắt, đường biểu diễn II là nhôm.

Bài 12 trang 171 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Người ta dùng một cái bếp để đun nóng một khối nước trong thời gian 10 min rồi tắt bếp và để nước nguội dần trong 15 min kế tiếp. Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian của khối nước được mô tả bởi đường biểu diễn ở đồ thị bên. Cho biết khi đun nước, nhiệt lượng do bếp truyền cho nước trong mỗi phút là 60000 J,

a) Tìm nhiệt lượng thu vào của nước trong thời gian đun nước.

b) Tìm nhiệt lượng tỏa ra của nước trong thời gian nguội đi và nhiệt lượng do nước tỏa ra trong mỗi phút khi nguội đi.

                                              

Lời giải chi tiết

Nhiệt lượng thu vào của nước trong thời gian đun nước là:

Q_thu=10.60000= 600000 J

Khối lượng của nước là:

Nhiệt lượng tỏa ra của nước trong thời gian nguội đi:

Bài 13 trang 171 - Tài liệu Dạy Học Vật lý 8 Chủ đề 23

Dựa trên giá trị nhiệt dung riêng của đất và nước, em hãy giải thích các hiện tượng sau:

- Ở một vùng biển khí hậu thường ôn hào hơn (ban ngày mát hơn và ban đêm ấm hơn) so với trong đất liền.

- Tại bờ biển vào ban ngày có gió thối từ biển vào đất liền nhưng về đêm gió lại thổi từ đất liền ra biển (hình H23.7).

                                        

Lời giải chi tiết

Vào ban ngày, đất liền sau khi chịu bức xạ ánh sáng mặt trời, do nhiệt lượng riêng nhỏ, nhiệt độ tăng rất nhanh, đến tối nhiệt độ cũng giảm xuống rất nhanh; còn vùng biển do nhiệt dung riêng của nước lớn hơn, nhiệt độ của nước biển cũng không dễ tăng cao, đến tối nước biển lại phóng ra một cách từ từ nhiệt lượng mà ban ngày đã tích trữ, hơn nữa nước biển cũng chuyển động lên xuống, dễ tạo ra sự trao đổi nhiệt lượng, cho nên nhiệt độ nước biển giảm xuống rất chậm. Chính vì thế ban ngày trên biển thường mát hơn đất liền, đến đêm vùng biển lại mát hơn đất liền.

Vào ban ngày do vùng biển lạnh hơn đất liền, khí áp trên biển tương đối cao, khí áp trên đất liền tương đối thấp, cho nên không khí thổi từ biển vào đất liền hình thành gió biển; vào ban đêm khí áp của đất liền tương đối cao, khí áp của biển tương đối thấp, không khí từ đất liền thổi ra biển.