Bài C1 trang 89 SGK Vật lí 8

Đề bài

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 ?

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng vật thu vào: Q = m.c.∆t, 

trong đó: Q là nhiệt lượng (J), m là khối lượng của vật (kg), ∆t là độ tăng nhiệt độ của vật (⁰C 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}.

Lời giải chi tiết

a) Nước sôi có nhiệt độ: t₁ = 100⁰C

Giả sử nhiệt độ trong phòng là t₂ = 25⁰C.

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 100⁰C xuống t (⁰C) là : 

Q₁ = m₁.c.(t₁ – t) = 0,2.c.(100 – t) 

- Nhiệt lượng của 300g = 0,3kg nước thu vào khi tăng nhiệt độ từ 25⁰C đến t (⁰C) là :

Q₂ = m₂.c.(t – t₂) = 0,3.c.(t – 25) 

- Phương trình cân bằng nhiệt:

\(\eqalign{
& {Q_1} = {Q_2} \Leftrightarrow 0,2.c.\left( {100\;-{\rm{ }}t} \right)\; = 0,3.c.\left( {t\;-{\rm{ }}25} \right)\; \cr
& \Leftrightarrow 0,2.100 - 0,2t = 0,3.t - 0,3.25 \cr
& \Leftrightarrow t = {{0,2.100 + 0,3.25} \over {0,2 + 0,3}} = {55^0}C \cr} \)

(Chú ý: Nếu thầy/cô giáo cho nhiệt độ phòng khác với 25⁰C ở trên thì các bạn chỉ cần thay giá trị  t₂ theo số liệu thầy/cô cho và tính toán tương tự.)

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.