Skkn phương pháp giải bài tập vật lý cơ bản và nâng cao phần nhiệt học

  • Số trang: 14 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 12 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 24000 tài liệu

Mô tả:

S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm Ph¬ng ph¸p gi¶I mét sè d¹ng bµi tËp vËt lÝ c¬ b¶n vµ n©ng cao phÇn nhiÖt häc PhÇn I- §Æt vÊn ®Ò I-LÝ do chän ®Ò tµi Båi dìng häc sinh giái lµ nhiÖm vô then chèt trong mçi nhµ trêng, bëi v× kÕt qu¶ häc sinh giái hµng n¨m lµ mét trong nh÷ng tiªu chuÈn ®Ó xÐt thi ®ua cho nhµ trßng vµ nã còng lµ mét trong nh÷ng tiªu chuÈn ®Ó t¹o danh tiÕng cho trêng, lµ thµnh qu¶ ®Ó t¹o lßng tin víi phô huynh vµ lµ c¬ së tèt ®Ó x· héi ho¸ gi¸o dôc. NghÞ quyÕt trung ¬ng II kho¸ VIII ®· nªu râ môc tiªu gi¸o dôc lµ “N©ng cao chÊt lîng gi¸o dôc ..., ®æi míi néi dung vµ ph¬ng ph¸p ..., rÌn luyÖn thµnh nÕp t duy s¸ng t¹o cña ngêi häc”. §Ó ®¹t ®îc môc tiªu ®ã th× ngêi thÇy ph¶i kh«ng ngõng häc tËp båi dìng chuyªn m«n nghiÖp vô, n©ng cao tay nghÒ vµ ph¶i tiÕp cËn víi c¸c ph¬ng ph¸p d¹y häc hiÖn ®¹i, ph¶i kÕt hîp tèt c¸c ph¬ng ph¸p d¹y häc nh»n thu hót c¸c em häc sinh vµo bµi gi¶ng, tæ chøc ®iÒu khiÓn ®Î c¸c em tÝch cùc chñ ®éng tù gi¸c häc tËp tiÕp thu kiÕn thøc. Tõ ®ã x©y dùng lßng yªu thÝch say mª m«n häc, båi dìng n¨ng lùc tù häc cho ngêi häc. VËt lý lµ m«n khoa häc thùc nghiÖm, c¸c sù vËt hiÖn tîng vËt lý rÊt quen thuéc gÇn gòi víi c¸c em. Song viÖc t¹o lßng say mª yªu thÝch vµ høng thó t×m tßi kiÕn thøc l¹i phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nghiÖp vô s ph¹m cña ngêi thÇy. Qua gi¶ng d¹y vµ t×m hiÓu t«i nhËn thÊy phÇn lín c¸c em cha cã thãi quen vËn dông nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vµo gi¶i bµi tËp vËt lý mét c¸ch cã hiÖu qu¶. NhiÖt häc lµ mét trong bèn phÇn kiÕn thøc vËt lÝ c¬ b¶n ®îc trang bÞ cho häc sinh trung häc c¬ së. Lîng kiÕn thøc cña phÇn nµy kh«ng nhiÒu so víi c¸c phÇn kh¸c, bµi tËp cña phÇn nµy còng kh«ng qu¸ khã nhng l¹i gÆp thêng xuyªn trong c¸c k× thi häc sinh giái c¸c cÊp. Song v× c¸c em Ýt ®îc tiÕp xóc víi bµi tËp ®Þnh lîng, sè giê bµi tËp ë líp 8 l¹i kh«ng cã nªn viÖc ®Þnh híng gi¶i bµi tËp nhiÖt häc rÊt khã kh¨n víi c¸c em vµ c¸c em cha cã ph¬ng ph¸p gi¶i. II- Môc ®Ých nghiªn cøu ®óc rót kinh nghiÖm XuÊt ph¸t tõ nh÷ng lý do trªn t«i ®· suy nghÜ, t×m tßi vµ ®a ra sang kiÕn: “Ph¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp vËt lÝ c¬ b¶n vµ n©ng cao phÇn nhiÖt häc” víi mong muèn phÇn nµo kh¾c phôc ®îc nhîc ®iÓm t×m c¸ch gi¶i bµi tËp vËt lÝ nhiÖt häc cña häc sinh khèi 8 vµ rÌn luyÖn tÝnh tù häc cho häc sinh khèi 9 gãp phÇn hoµn thµnh môc tiªu gi¸o dôc III - KÕt qu¶ cÇn ®¹t + §èi víi häc sinh ®¹i trµ khèi 8: BiÕt c¸ch gi¶i c¸c d¹ng bµi tËp vËt lÝ nhiÖt häc c¬ b¶n + §èi víi häc sinh giái khèi 8: BiÕt c¸ch gi¶i c¸c d¹ng bµi tËp vËt lÝ nhiÖt häc c¬ b¶n vµ n©ng cao + §èi víi häc sinh giái khèi 9: Tù häc vµ gi¶i ®îc c¸c d¹ng bµi tËp vËt lÝ nhiÖt häc c¬ b¶n vµ n©ng cao IV - §èi tîng vµ ph¹m vi nghiªn cøu + Häc sinh ®¹i trµ khèi 8 n¨m häc 2007 - 2008 trêng THCS céng HiÒn + Häc sinh giái khèi 8 n¨m häc 2007 - 2008 trêng THCS céng HiÒn + Häc sinh giái khèi 9 n¨m häc 2008 - 2009 trêng THCS céng HiÒn PhÇn II - Néi dung Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 1 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 I- C¬ së lÝ luËn cña vÊn ®Ò nghiªn cøu Båi dìng häc sinh giái vµ n©ng cao chÊt lîng ®¹i trµ lµ viÖc lµm ®îc sù chØ ®¹o tõ ban gi¸m hiÖu ®Õn viÖc ph©n c«ng giao träng tr¸ch vµ chØ tiªu cho tõng ®ång chÝ gi¸o viªn ®øng líp. Nªn kÕ ho¹ch båi dìng häc sinh giái cho tõng gi¸o viªn, kiÓm tra ®«n ®èc gi¸o viªn qua viÖc dù giê th¨m líp rót kinh nghiÖm cho tõng ®ång chÝ. Trong ®ã chØ ®¹o ®æi míi ph¬ng ph¸p nh»m ph¸t huy tÝnh tÝch cùc, chñ ®éng cña ngêi häc lµ nhiÖm vô cÊp b¸ch. Båi dìng häc sinh giái lµ viÖc lµm thêng xuyªn, liªn tôc vµ l©u dµi. Nã ®ßi hái ngêi gi¸o viªn kh«ng ph¶i chØ cã n¨ng lùc, kinh nghiÖm mµ ph¶i cã c¶ t©m huyÕt víi nghÒ, yªu nghÒ, yªu trß, ph¸t hiÖn vµ båi dìng t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó cho nh÷ng em cã n¨ng lùc tù béc lé kh¶ n¨ng mét c¸ch tèi ®a. Theo ý kiÕn cña nhiÌu häc gi¶ ®Òu cho r»ng mçi häc sinh ®Òu cã mÆt m¹nh riªng, v× vËy trong d¹y häc gi¸o viªn cÇn chó ý ®Õn ®iÓm nµy th× xÏ n©ng cao ®îc chÊt lîng toµn diÖn . Båi dìng häc sinh giái lµ c«ng t¸c ®· cã nÒn t¶ng tõ rÊt l©u. Ngµy xa ta cã tíc vÞ tr¹ng nguyªn, ngµy nay ta cã c¸c k× thi häc sinh giái c¸c cÊp, thi häc sinh giái Olimpic vµ níc ta lu«n cã thµnh tÝch cao ®¸ng ®Ó c¸c níc b¹n mÕn phôc. Tuy nhiªn ta ph¶i x¸c ®Þnh båi dìng häc sinh giái kh«ng ph¶i lµ häc tñ, häc lÖch. V× vËy c«ng t¸c båi dìng häc sinh giái ph¶i ®îc biÕn thµnh qu¸ tr×nh tù häc, tù båi dìng cña ngêi häc th× míi ®¹t ®îc kÕt qu¶ cao §Õn nay ta ph¶i kh¼ng ®Þnh r»ng n©ng cao chÊt lîng toµn diÖn, båi dìng häc sinh giái lµ viÖc lµm tÝch cùc, ®óng d¾n, phï hîp víi yªu cÇu cña sù ph¸t triÓn cña ®Êt níc, cña thêi ®¹i. II- Thùc tr¹ng cña vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu Qua gi¶ng d¹y vµ båi dìng häc sinh giái m«n vËt lÝ phÇn nhiÖt häc t«i nhËn thÊy viÖc ®Þnh híng gi¶i bµi tËp ®Þnh lîng cña c¸c em cßn yÕu ë c¸c mÆt sau: + C¸c em cha x¸c ®Þnh ®îc c¸c qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt + C¸c em cha x¸c ®inh ®îc ®óng ®èi tîng trao ®æi nhiÖt + C ¸c em cha x¸c ®inh ®îc c¸c bíc gi¶i bµi tËp KÕt qu¶ kh¶o s¸t cô thÓ: - §Ò kh¶o s¸t chÊt lîng ®Çu n¨m häc 2007- 2008 m«n vËt lÝ 9 do PGD HuyÖn VÜnh B¶o ra cã bµi tËp 1 (3®)nh sau: Mét Êm nh«m nÆng 400g chøa 2lÝt níc ë 200c a, TÝnh nhiÖt lîng cung cÊp ®Ó ®un s«i níc (níc s«i ë 1000c) b, NÕu dïng bÕp dÇu cã hiÖu suÊt 40% ®Ó ®un s«i Êm níc ®ã th× cÇn bao nhiªu gam dÇu? BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc lµ c= 4200J/kg.K, nhiÖt dung riªng cña nh«m lµ c2 = 880J/kg.K , n¨ng suÊt to¶ nhiÖt cña dÇu lµ q = 14.106J/kg KÕt qu¶ cã 123 em häc sinh khèi 9 tham gia kh¶o s¸t th× 43 em kh«ng lµm bµi nµy, 80 em lµm bµi nµy trong ®ã cã 27 em gi¶i ®óng c©u a, lµ: NhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un 2lÝt níc ë 200c ®Õn s«i lµ Q1 = m1.c1.  t = 2.4200.80 = 672000J NhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un 0,4 kg nh«m tõ 200 ®Õn 1000 lµ: Q2 = m2.c2.  t = 0,4.880.80 =28160J NhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un s«i Êm níc lµ Qi = Q1 + Q2 = 672000 + 28160 = 700160J Cßn l¹i lµ lµm sai Trong 27 em lµm ®îc c©u a, chØ cã 3 em lµm ®óng c©u b, lµ: NhiÖt lîng toµn phÇn cña bÕp cung cÊp lµ: QTP = Qi /H = 700160: 0,4 = 1750400J Sè lîng dÇu cÇn ®Ó ®un s«i Êm níc lµ: QTP = m.q  m = QTP / q = 1750400: 14.106 = 0,125(kg) = 125(g) Cßn l¹i lµ lµm sai hoÆc kh«ng lµm Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 2 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 - Cuèi n¨m häc 2007-2008 nhµ trêng cã kh¶o s¸t chÊt lîng m«n VËt LÝ 8 ®Ó ®¸nh gi¸ thi ®ua. Trong ®Ò cã bµi tËp 1: Mét Êm nh«m khèi lîng 0,5kg ®ông 2lÝt níc ë 200c a, tÝnh nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i Êm níc ®ã(níc s«i ë 1000) b, NÕu dïng bÕp dÇu cã hiÖu suÊt 40% ®Ó ®un s«i Êm níc ®ã th× cÇn bao nhiªu gam dÇu? BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc lµ c= 4200J/kg.K, nhiÖt dung riªng cña nh«m lµ c2 = 880J/kg.K , n¨ng suÊt to¶ nhiÖt cña dÇu lµ q = 44.106J/kg KÕt qu¶ thèng kª nh sau: Cã 122 em häc sinh khèi 8 chØ cã 57 em gi¶i ®óng ®îc c©u a, cßn l¹i lµ lêi gi¶i sai hoÆch kh«ng lµm bµi nµy. Trong 57 em gi¶i ®îc c©u a, chØ cã 18 em gi¶i ®îc c©u b, cßn l¹i lµ gi¶i sai hoÆc kh«ng lµm ®îc bµi - §Ò kh¶o s¸t chÊt lîng häc sinh giái th¸ng 10 n¨m häc 2008-2009 do PGD huyÖn ra ®Ò cã bµi tËp 2 lµ: Muèn cã 12 lÝt níc ë t0 = 300c ta cÇn lÊy bao nhiªu lÝt níc ë nhiÖt ®é t1 = 800c pha víi bao nhiªu lÝt níc l¹nh ë nhiÖt ®é t2 = 200c. §éi tuyÓn LÝ 9 cña t«i cã 2 em ®Òu cã lêi gi¶i sai lµ: NhiÖt lîng to¶ ra cña 12 lÝt níc nãng ë 800c lµ Q1 = 12.4200.(80-30) = 2520000J NhiÖt lîng thu vµo cña m kg níc ë 200c lµ: Q2 = m. 4200.(30-20) = 42000.m Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q1 = Q2  2520000 = 42000.m  m = 2520000: 42000 = 60 (kg) = 60 lÝt VËy nguyªn nh©n nµo lµm cho c¸c em kh«ng cã ®Þnh híng gi¶i bµi tËp nh thÕ? Theo t«i cã nhiÒu nguyªn nh©n trong ®ã cã c¶ nguyªn nh©n kh¸ch quan vµ nguyªn nh©n chñ quan. Tríc hÕt ph¶i kÓ ®Õn sù h¹n chÕ vÒ ph¬ng ph¸p truyÒn ®¹t kiÕn thøc cña ngêi thÇy ®Õn víi häc sinh cha ®¹t hiÖu qu¶ cao . Thø hai lµ b¶n th©n häc sinh cßn chñ quan n¬ lµ, cha tËp chung nghe gi¶ng nªn tiÕp thu kiÕn thøc cha ®Çy ®ñ do vËy viÖc ®Þnh híng gi¶i bµi tËp cha tèt. Thø ba ph¶i kÓ ®Õn c¸ch biªn so¹n ch¬ng tr×nh s¸ch gi¸o khoa VËt Lý 8. §ã lµ toµn bé c¸c tiÕt d¹y ®Òu lµ lý thuyÕt, kh«ng cã tiÕt bµi tËp nªn gi¸o viªn cha rÌn ®îc kü n¨ng cho häc sinh . Trong khi ë líp 6 líp 7 c¸c em Ýt ®îc lµm quen víi d¹ng bµi tËp ®Þnh lîng th× lªn líp 8 c¸c em cè rÊt nhiÒu bµi tËp ®Þnh lîng nhÊt lµ phÇn nhiÖt häc. V× vËy ®ãi víi c¸c em häc sinh mµ nãi bµi tËp vËt lÝ nhiÖt häc lµ khã song l¹i kh«ng ®îc rÌn luyÖn thêng xuyªn dÉn ®Õn viÖc ®Þnh híng gi¶i bµi tËp nhiÖt häc cña c¸c em lµ rÊt kÐm. §Ó gióp c¸c em kh¾c phôc phÇn nµo h¹n chÕ ®ã, t«i ®· t×m tßi, suy nghÜ vµ ®a ra “ Ph¬ng ph¸p gi¶i mét sè dang bµi tËp vËt lÝ c¬ b¶n vµ n©ng cao phÇn nhiÖt häc”. Qua ®©y sÏ gãp phÇn vµo viÖc rÌn luyÖn t duy tÝch cùc vµ ph¬ng ph¸p tù häc cña ngêi häc . Tõ ®ã c¸c em thªm yªu thÝch m«n häc , ph¸t triÓn ®îc n¨ng lùc t×m tßi häc tËp cña c¸c em. III- M« t¶ hÖ gi¶i ph¸p 1- C¸c kiÕn thøc cÇn thiÕt + C«ng thøc tÝnh nhiÖt lîng to¶ ra, thu vµo: Q = m.c.  t (  t = Q: nhiÖt lîng thu vµo(to¶ ra)cña chÊt(J) m: khèi lîng cña chÊt thu(to¶) nhiÖt(kg) c: nhiÖt dung riªng cña chÊt thu(to¶) nhiÖt(J/kg.K)  t: ®é t¨ng(gi¶m) nhiÖt ®é cña c¸c chÊt(0c) + Ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt: Qto¶ = Qthu + NhiÖt lîng to¶ ra cña nhiªn liÖu: t  t Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn ) 3 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 Q = m.q m: khèi lîng cña nhiªn liÖu bÞ ®èt ch¸y hoµn toµn(kg) q: n¨ng suÊt to¶ nhiÖt cña nhiªn liÖu(J/kg) + nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó mét chÊt nãng ch¶y hay ®«ng ®Æc hoµn toµn: Q = m.  m: khèi lîng cña chÊt bÞ nãng ch¶y(®«ng ®Æc) hoµn toµn(kg)  : nhiÖt nãng ch¶y cña chÊt(J/kg) + C«ng thøc tÝnh hiÖu suÊt lµ: H = Qi / QTP Qi: nhiÖt lîng cã Ých(J) QTP: nhiÖt lîng toµn phÇn(J) 2, Ph¬ng ph¸p gi¶i c¸c dang bµi tËp c¬ b¶n vµ n©ng cao phÇn nhiÖt häc A- C¸c d¹ng bµi tËp c¬ b¶n D¹ng 1: Bµi tËp chØ cã mét qu¸ tr×nh thu nhiÖt cña c¸c chÊt Bµi tËp: TÝnh nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i 2000cm3 níc ®ùng trong Êm nh«m cã khèi lîng 500g ë nhiÖt ®é 200c(níc s«i ë 1000c) biÕt nhiÖt dung riªng cña níc vµ cña nh«m lÇn lît lµ c1 = 4200J/kg.K , c2 = 880J/kg Ph©n tÝch bµi: §äc bµi to¸n ta thÊy cã hai ®èi tîng tham gia thu nhiÖt lµ: 2000cm3 níc ë 200c vµ 500g nh«m ë 200c VËy nhiÖt lîng ®Ó ®un s«i Êm níc b»ng nhiÖt lîng cung cÊp cho níc dÓ nã t¨ng tõ 200c ®Õn 1000c céng víi nhiÖt lîng cung cÊp cho Êm nh«m ®Ó nã t¨ng tõ 20 0c ®Õn 1000c Tõ sù ph©n tÝch ®ã ta cã lêi gi¶i sau: gi¶i Tãm t¾t NhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un 2000cm3 níc tõ 200c ®Õn 1000c lµ: m1 = 2kg Q1 = m1.c1.  t = 2.4200.(100-20) = 672000(J) m2 = 0,5kg NhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un 500g nh«m tõ 200c ®Õn 1000c lµ: Q2 = m2.c2.  t = 0,5.880.(100-20) = 35200(J) c1 = 4200J/kg.K NhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un s«i Êm níc jµ: c2 = 880J/kg.K Q = Q1+ Q2 = 672000 + 35200 = 707200(J) TÝnh: Q = ? Chó ý: ta ph¶i ®æi ®¬n vÞ 2000cm3 = 2 dm3 = 2lÝt 500g = 0,5 kg C¸ch gi¶i: Bíc 1: Ph©n tÝch t×m c¸c ®èi tîng thu nhiÖt Bíc 2: dïng c«ng thøc Q= m.c.  t ®Ó tÝnh nhiÖt lîng theo yªu cÇu cña bµi. Chó ý ph¶i ®æi ®¬n vÞ (nÕu cÇn) Bµi tËp tù gi¶i: Mét Êm nh«m khèi lîng 250g chøa 1lÝt níc ë 200c. TÝnh nhiÖt lîng cÇn ®Ó ®un s«i lîng níc nãi trªn; biÕt nhiÖt dung riªng cña níc vµ cña nh«m lÇn lît lµ c1 = 4200J/kg.K , c2 = 880J/kg.K D¹ng 2: Bµi tËp cã c¶ qu¸ tr×nh thu nhiÖt vµ qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt Bµi tËp: Th¶ mét qu¶ cÇu nh«m khèi lîng 0,15kg ®îc nung nãng tíi 1000c vµo mét cèc níc ë 200c. Sau mét thêi gian nhiÖt ®é cña hÖ thèng lµ 25 0c. TÝnh lîng níc ë trong cèc coi nh chØ cã qu¶ cÇu vµ níc truyÒn nhiÖt cho nhau, lÊy nhiÖt dung rieng cña níc b»ng 4200J/kg.k , nhiÖt dung rieng cña nh«m b»ng 880J/kg.k Ph©n tÝch: Bµi nµy cã hai ®èi tîng tham gia vµo qu¸ tr×nh nhiÖt lµ + 0,15kg ®ång ë 1000c  ®ång to¶ nhiÖt + Níc ë 200c  níc thu nhiÖt Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 4 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 ®ång to¶ nhiÖt ®Ó h¹ nhiÖt ®é tõ 1000c xuèng 250c, níc thu nhiÖt ®Ó tang nhiÖt ®é tõ 200c lªn 250c(250c lµ nhiÖt ®é c©n b»ng cña hÖ thèng) Tõ sù ph©n tÝch ®ã ta cã lêi gi¶i sau: gi¶i Tãm t¾t NhiÖt lîng cña qu¶ cÇu nh«m to¶ ra khi nhiÖt ®é h¹ tõ m1 = 0,15kg 1000c xuèng 250c lµ: Q1 = m1.c1.  t = 0,15.880.(100-25) = 0,15.880.75 = c1 = 880J/kg.K 9900J c2 = 4200J/kg.K NhiÖt lîng cña níc thu vµo khi t¨ng nhiÖt ®é tõ 200c 0 lªn 250c lµ : t1 = 100 c Q2 = m2.c2.  t = m2.4200.(25-20) = m2.4200.5 = t2 = 200c m2.21000J 0 Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: t3 = 25 c Q1 = Q2  9900 = 21000.m2  m2 = 9900 : 21000  TÝnh: m = ? m = 0,47kg 2 Chó ý: Bµi tËp nµy cã thÓ yªu cÇu tÝnh nhiÖt ®é c©n b»ng cña hÖ thèng,hoÆc tÝnh nhiÖt dung riªng cña kim lo¹i hay cña chÊt láng th× ta còng gi¶i t¬ng tù C¸ch gi¶i: Bíc 1: Ph©n tÝch ®Ò bµi t×m ®èi tîng to¶ nhiÖt, ®èi tîng thu nhiÖt Bíc 2: Dïng c«ng thøc tÝnh nhiÖt lîng ®Ó tÝnh nhiÖt lîng to¶ ra, nhiÖt lîng thu vµo Bíc 3: Dïng ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt Qto¶ = Qthu ®Ó tÝnh ®¹i lîng cha biÕt theo ®Ò bµi yªu cÇu( Qto¶ = tæng c¸c nhiÖt lîng to¶ ra, Qthu = tæng c¸c nhiÖt lîng thu vµo) Bµi tËp tù gi¶i: 1,Th¶ miÕng ®ång khèi l¬ng 500g ®· ®îc nung nãng ë 2000c vµo c¸i chËu chøa 2lÝt níc ë 200c. TÝnh nhiÖt ®é cña hÖ thèng khi cã c©n b»ng nhiÖt. Cho r»ng chØ cã níc vµ ®ång truyÒn nhiÖt cho nhau. BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc b»ng 4200J/kg.k , nhiÖt dung riªng cña ®ång b»ng 380J/kg.k 2, §Ó x¸c ®Þnh nhiÖt dung riªng c¶u kim lo¹i ngêi ta bá vµo nhiÖt lîng kÕ chøa 500g níc ë 130c mét miÕng kim lo¹i cã khèi lîng 400g ®îc nung nãng tíi 1000c. NhiÖt ®é khi cã c©n b»ng nhiÖt lµ 20 0c. TÝnh nhiÖt dung riªng cña kim lo¹i. Bá qua nhiÖt lîng lµm nãng nhiÖt lîng kÕ vµ kh«ng khÝ, lÊy nhiÖt dung riªng cña níc b»ng 4200J/kg.k D¹ng 3: Bµi tËp cã liªn quan ®Õn hiÖu suÊt Bµi tËp: Ngêi ta dïng bÕp than ®Ó ®un s«i mét Êm nh«m khèi lîng 500g ®ùng 2lÝt níc ë 200c. TÝnh lîng than cÊn thiÕt ®Ó ®un s«i Êm níc trªn biÕt hiÖu suÊt cña bÕp lµ 40%. BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc b»ng 4200J/kg.k , nhiÖt dung riªng cña nh«m b»ng 880J/kg.k Ph©n tÝch bµi : Bµi tËp nµy cã: + Hai ®èi tîng thu nhiÖt lµ níc vµ Êm nh«m + Mét ®èi tîng to¶ nhiÖt lµ bÕp than - NhiÖt cã Ých lµ nhiÖt lµm nãng bÕp vµ níc - NhiÖt toµn phÇn do than bÞ ®èt ch¸y to¶ ra HiÖu suÊt cña bÕp b»ng 40% cã nghÜa lµ 40% nhiÖt cña bÕp cung cÊp biÕn thµnh nhiÖt cã Ých. §Ó tÝnh ®îc khèi lîng than th× ph¶i tÝnh ®îc nhiÖt toµ phÇn cña bÕp. Tõ ®ã ta cã lêi gi¶i: gi¶i Tãm t¾t NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó ®un nãng Êm tõ 200c ®Õn 1000c lµ: m1 = 0,5kg Q1 = m1.c1.  t = 0,5.880.80 = 35200J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó ®un nãng níc tõ 200c ®Õn 1000c m2 = 2kg lµ: c1 = 880J/kg.K Q2 = m2.c2.  t = 2.4200.80 = 672000J c2 = 4200J/kg.K NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i Êm níc lµ: Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 5 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 t1 = 200c t2 = 1000c TÝnh: m = ? Qi = Q1 + Q2 = 35200 + 672000 = 707200J NhiÖt lîng toµ phÇn cña bÕp lµ: QTP = Qi : H = 707200:40% = 1768000J Lîng than cÇn thiÕt ®Ó ®un s«i Êm níc lµ: QTP = m.q  m = QTP : q = 1768000:14.106 = 0,126kg = 126g Chó ý: bµi tËp nµy cã thÓ yªu cÇu tÝnh hiÖu suÊt, hoÆc tÝnh nhiÖt ®é cña bÕp ta còng lµm t¬ng tù C¸ch gi¶i: Bíc 1: Ph©n tÝch ®Ò bµi x¸c ®Þnh xem nhiÖt lîng cã Ých dïng ®Ó lµm g×, x¸c ®Þnh xem nhiÖt lîng toµ phÇn lÊy ra tõ ®©u Bíc 2: Dïng mèi quan hÖ H = Qi : QTP suy luËn t×m c¸c ®¹i lîng liªn quan Bµi tËp tù gi¶i: Mét thau nh«m khèi lîng 0,5 kg ®ùng 2lÝt níc ë 200c a, Th¶ vµo thau níc mét thái ®ång cã khèi lîng 200g lÊy tõ lß ra. Níc nãng ®Õn 21,20c. T×m nhiÖt ®é cña bÕp lß? BiÕt nhiÖt dung rieng cña níc, nh«m, ®ång lÇn lît lµ: c1= 4200J/kg.K,c2=880J/kg.K, c3 = 380J/kg.K. Bá qua sù to¶ nhiÖt ra m«i trêng b, Thùc ra trong trêng hîp nµy nhiÖt lîng to¶ ra m«i trêng lµ 10% nhiÖt lîng cung cÊp cho thau níc. T×m nhiÖt ®é thùc cña bÕp lß? B- c¸c d¹ng bµi tËp n©ng cao D¹ng 1: Bµi tËp chØ cã mét ®èi tîng tham gia vµo qu¸ tr×nh nhiÖt nhng ë nhiÒu thÓ Bµi tËp: TÝnh nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho 0,5kg níc ®¸ ë -150c ho¸ thµnh h¬i hoµn toµn. BiÕt nhiÖt dung riªng c¶u níc ®¸ vµ níc lµ c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 3,4.105J/kg, nhiÖt ho¸ h¬i cña níc lµ L = 2,3.106J/kgc1 Ph©n tÝch bµi: Trong bµi tËp níc ®¸ tr¶i qua c¸c giai ®o¹n sau: + níc ®¸ tõ -150c nªn 00c + níc ®¸ nãng ch¶y thµnh níc ë 00c + níc tõ 00c nªn 1000c + níc ho¸ thµnh h¬i hoµn toµn ë 1000c Tõ sù ph©n tÝch trªn ta cã lêi gi¶i sau: NhiÖt lîng cÇn thiÕt cung cÊp cho 0,5kg níc ®¸ ë -150c t¨ng nªn 00c lµ: Q1 = m. c1.  t = 0,5.1800.15 = 13500J =0,135.105J NhiÖt lîng cÇn thiÕt cung cÊp cho 0,5kg níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y hoµn toµn lµ: Q2 = m.  = 0,5.3,4.105 = 1,7.105J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho 0,5kg níc ë 00c t¨ng lªn 1000c lµ: Q3 = m.c2.  t = 0,5.4200.100 = 2,1.105J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho 0,5kg níc ë 1000c ho¸ thµnh h¬i hoµn toµn lµ: Q4 = m.L = 0,5.2,3.106 = 11,5.105J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó cung cÊp cho 0,5kg níc ë -150c hoµ thµnh h¬i hoµn toµn lµ: Q = Q1 + Q2 +Q3 +Q4 = 0,135.105J + 1,7.105J + 2,1.105J + 11,5.105J = 15,435.105J C¸ch gi¶i: Bíc 1: Ph©n tÝch ®Ò bµi t×m c¸c giai ®o¹n thu nhiÖt hoÆc to¶ nhiÖt cña ®èi tîng. Bíc 2: TÝnh nhiÖt lîng cña tõng giai ®o¹n t¬ng øng. Bµi tËp tù gi¶i: Mét thái níc ®¸ cã khèi lîng 200g ë -100c. TÝnh nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó thái níc ®¸ ho¸ thµnh hoi hoµn toµn ë 100 0c. BiÕt nhiÖt dung riªng c¶u níc ®¸ vµ níc lµ c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 3,4.105J/kg, nhiÖt ho¸ h¬i cña níc lµ L = 2,3.106J/kg Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 6 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 D¹ng 2: Bµi tËp cã nhiÒu ®èi t îng tham gia vµo qu¸ tr×nh nhiÖt vµ ë nhiÒu thÓ. §©y lµ d¹ng bµi tËp rÊt phong phó vµ cã thÓ chia thµnh hai lo¹i sau: Lo¹i 1: Bµi tËp ®· biÕt râ thÓ Bµi tËp: Th¶ côc níc ®¸ ë nhiÖt ®é t1= -500c vµo mét lîng níc ë nhiÖt ®é t2 = 600c ngêi ta thu ®îc 25kg níc ë nhiÖt ®é 250c. TÝnh khèi lîng níc ®¸ vµ níc? BiÕt nhiÖt dung riªng c¶u níc ®¸ vµ níc lµ c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 3,4.105J/kg Ph©n tÝch bµi : Bµi tËp nµy cã hai ®èi tîng tham gia vµo qu¸ tr×nh nhiÖt lµ: + Côc níc ®¸ ë -500c + níc ë 600c v× ®Ò bµi cho ta thu ®îc 25kg níc ë nhiÖt ®é 250c nªn ta suy luËn ®îc: Côc níc ®¸ tr¶i qua c¸c giai ®o¹n lµ: - Tõ -500c nªn 00c - nãng ch¶y hoµn toµn ë 00c - tõ 00c nªn250c níc chØ cã mét giai ®o¹n lµ h¹ nhiÖt ®é tõ 600c xuèng 250c côc níc ®¸ thu nhiÖt, níc to¶ nhiÖt Tõ sù ph©n tÝch trªn ta cã lêi gi¶i lµ: Gäi khèi lîng cña côc níc ®¸ ë -500c vµ níc ë 600c lÇn lît lµ m1, m2 V× ta thu ®îc 25kg níc ë 250c nªn ta cã: m1 + m2 = 25 (1) NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó côc níc ®¸ tõ -500c t¨ng nªn 00c lµ: Q1 = m1.c1.  t = m1.1800.50 = 90000.m1 NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó côc níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y hoµn toµn lµ: Q2 = m1.  = m1.3,4.105 = 340000.m1 NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó m1kg níc ë 00c t¨ng nªn 250c lµ: Q3 = m1.c2.  t = m1.4200.25 = 105000.m1 NhiÖt lîng thu vµo cña côc níc ®¸ lµ: Qthu = Q1 + Q2 + Q3 = 90000.m1 + 340000.m1 + 105000.m1 = 535000.m1 NhiÖt lîng to¶ ra cña m2 kg níc tõ 600c h¹ xuèng 250c lµ: Qto¶ = m2.c2.  t = m2.4200.35 = 147000.m2 Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta ®îc: Qto¶ = Qthu 147000.m2 = 535000.m1  147.m2 = 535.m1 (2) Tõ (1)  m1 = 25 - m2 thay vµo (2) ta ®îc 147.m2 = 535.(25-m2)  147.m2 = 13375 - 535.m2  682.m2 = 13375  m2 = 19,6kg  m1 = 25 - 19,6 = 5,4kg VËy khèi lîng côc níc ®¸ lµ: 5,4kg khèi lîng níc lµ: 19,6kg C¸ch gi¶i: Bíc 1: - X¸c ®Þnh c¸c ®èi tîng tham gia vµo qu¸ tr×nh nhiÖt - X¸c ®Þnh xem tõng ®èi tîng tr¶i qua mÊy qu¸ tr×nh - X¸c ®Þnh ®èi tîng to¶ nhiÖt, ®èi tùng thu nhiÖt Bíc 2: - Dïng c«ng thøc tÝnh nhiÖt lîng cho c¸c qu¸ tr×nh - TÝnh Qto¶, Qthu - Dïng ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt Qto¶ = Qthu ®Ó tÝnh ®¹i lîng cÇn t×m Chó ý: ë bµi tËp trªn cã thÓ yªu cÇu tÝnh nhiÖt ®é ban ®Çu cña níc ®¸ hoÆc níc. vÝ dô: Th¶ 400g níc ®¸ vµo 1kg níc ë 50c. Khi cã c©n b»ng nhiÖt th× thÊy khèi lîng níc ®¸ t¨ng thªm 10g. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é ban ®Çu cña níc ®¸. BiÕt nhiÖt dung riªng c¶u níc ®¸ vµ níc lµ c1= 1800J/kg.K, c2=4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 3,4.105J/kg Minh ho¹ c¸ch gi¶i: Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 7 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 Bíc 1: Bµi to¸n cã hai ®èi tîng tham gia vµo qu¸ tr×nh nhiÖt lµ: - Níc ®¸ ë t0c - Níc ë 50c V× khi cã c©n b»ng nhiÖt th× thÊy khèi lîng níc ®¸ t¨ng thªm 10g nªn: Níc ë 50c tr¶i qua c¸c qu¸ tr×nh lµ: + h¹ nhiÖt ®é tõ 50c xuèng 00c + mét phÇn níc ë 00c ®«ng ®Æc thµnh níc ®¸(phÇn nµy cã khèi lîng b»ng 10g) Níc ®¸ ë t0c chØ cã mét qu¸ tr×nh lµ t¨ng nhiÖt ®é tõ t0c ®Õn 00c VËy níc ë 50c to¶ nhiÖt, níc ®¸ ë t0c thu nhiÖt Bíc 2: NhiÖt lîng cÇn ®Ó 1kg níc h¹ nhiÖt ®é tõ 50c xuèng 00c lµ: Q1 = m2.c2.  t = 1. 4200 5 = 21000J NhiÖt lîng cÇn ®Ó 10g níc ë 00c ®«ng ®Æc hoµn toµn lµ: Q2 = m.  = 0,01.3,4.105= 3400J NhiÖt lîng to¶ ra cña níc ë 50c lµ: Qto¶ = Q1 + Q2 = 21000 + 3400 = 24400J NhiÖt lîng thu vµo cña níc ®¸ t¨ng tõ t0c nªn 00c lµ: Qthu = m1.c1.  t = 0,4.1800.(-t) = - 720.t Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Qto¶ = Qthu  24400 = -720.t  t = 24400:(-720) = - 340c VËy nhiÖt ®é ban ®Çu cña níc ®¸ lµ -340c Bµi tËp tù gi¶i: Th¶ mét qu¶ cÇu b»ng thÐp cã khèi lîng m1 = 2kg ®îc nung nãng tíi nhiÖt ®é 6000c vµo hçn hîp níc vµ níc ®¸ ë 00c. Hçn hîp cã khèi lîng lµ m2 = 2kg. TÝnh khèi lîng níc ®¸ cã trong hçn hîp. BiÕt nhiÖt ®é cuèi cïng cña hçn hîp lµ 500c, nhiÖt dung riªng cña thÐp, cña níc lµ c1 = 460J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 3,4.105J/kg Lo¹i 2: Bµi tËp cha biÕt râ thÓ Bµi tËp: Trong mét b×nh b»ng ®ång khèi lîng 0,6kg cã chøa 4kg níc ®¸ ë -150c. Ngêi ta cho dÉn vµo 1kg níc ë 1000c. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é chung vµ khèi lîng níc cã trong b×nh khi cã c©n b»ng nhiÖt. BiÕt nhiÖt dung riªng cña ®ång, cña níc ®¸, cña níc lµ c1 = 380J/kg.K, c2 = 1800J/kg.K, c3 = 4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  = 3,4.105J/kg Ph©n tÝch bµi : Bµi tËp cha cho biÕt nhiÖt ®é cuèi cïng khi cã c©n b»ng nhiÖt v× vËy ta cha thÓ x¸c ®Þnh ®îc c¸c ®èi tîng tr¶i qua nh÷ng giai ®o¹n nhiÖt nµo. Do ®ã víi lo¹i bµi tËp nµy tríc tiªn ta cÇn x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i cña c¸c ®èi tîng b»ng c¸ch: + Ta xÐt xem b×nh vµ níc ®¸ cã t¨ng ®îc nhiÖt ®é nªn 00c hay kh«ng? NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó b×nh ®ång t¨ng nhiÖt ®é tõ -150c nªn 00c lµ: Q1= m1.c1.  t = 0,6.380.15 = 3420J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó níc ®¸ t¨ng nhiÖt ®é tõ -150c nªn 00c lµ: Q2 = m2.c2.  t = 4.1800.15 = 108000J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó b×nh ®ång vµ níc ®¸ t¨ng nhiÖt ®é tõ -150c nªn 00c lµ: Q3 = Q1 +Q2 = 3420+ 108000 = 111420J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó 1kg níc h¹ nhiÖt ®é tõ 1000c xuèng 00c lµ: Q4 = m3.c3.  t = 1.4200.100 = 420000J V× Q4> Q3 nªn c¶ b×nh ®ång vµ níc ®¸ ®Òu t¨ng nhiÖt ®é nªn 00c + Ta xÐt tiÕp xem níc ®¸ ë 00c cã nãng ch¶y hoµn toµn ®îc kh«ng? NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y hoµn toµn lµ: Q5 = m2.  = 4.3,4.105 = 1360000J Ta thÊy Q5 > Q4 nªn chØ cã mét phÇn níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y + ta tÝnh khèi lîng níc ®¸ bÞ nãng ch¶y: Gäi khèi lîng níc ®¸ bÞ nãng ch¶y ë 00c lµ m(kg) NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó m(kg) níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y hoµn toµn lµ: Q6 = m.  = m.3,4.105 = 340000.m Nhng nhiÖt lîng ®Î m(kg) níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y ®îc tÝnh lµ: Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 8 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 Q7 = Q4 - Q3 = 420000 - 111420 = 308580J Ta cã: 340000.m = 308580  m = 308580:340000 = 0.9(kg) VËy nhiÖt ®é chung cña hÖ thèng khi cã c©n b»ng nhiÖt lµ 0 0c(v× níc ®¸ cha nãng ch¶y hÕt) vµ khèi lîng níc trong b×nh lµ 1kg + 0,9kg = 1,9kg C¸ch gi¶i: Bíc 1: x¸c ®Þnh ®èi tîng thu nhiÖt, ®èi tîng to¶ nhiÖt Bíc 2: tÝnh nhiÖt lîng cña c¸c ®èi tîng vµ so s¸nh ®Ó x¸c ®Þnh thÓ cña ®èi tîng Bíc 3: lËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ®Ó suy luËn tÝnh c¸c ®¹i lîng cã liªn quan Bµi tËp tù gi¶i: Trong mét nhiÖt lîng kÕ cã chøa 1kg níc vµ 1kg níc ®¸ ë cïng nhiÖt ®é 00c, ngêi ta rãt thªm vµo ®ã 2kg níc ë 500c. TÝnh nhiÖt ®é c©n b»ng cuèi cïng. D¹ng 3: Bµi tËp rãt lîng chÊt láng nh nhau tõ b×nh nµy sang b×nh kia Bµi tËp: Trong b×nh cã côc níc ®¸ khèi lîng 60g vµ 150g níc ®ang ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nhiÖt. B×nh hai cã 450g níc ë 800c. Rãt mét lîng níc tõ b×nh mét sang b×nh hai, sau khi b×nh hai c©n b»ng nhiÖt l¹i rãt níc tõ b×nh hai sang b×nh mét ®Õn khi b×nh hai ®¹t møc ban ®Çu cña nã. NhiÖt ®é cña níc ë b×nh mét lµ 200c. Hái lîng níc ®· rãt cho r»ng níc ë b×nh kh«ng trao ®æi nhiÖt víi m«i trêng vµ víi b×nh. BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc lµ 4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  =3,36.105J/kg. (§Ò kh¶o s¸t häc sinh giái th¸ng 11 líp 9 n¨m 2003 - 2004) Ph©n tÝch bµi: + Rãt lîng níc m tõ b×nh mét sang b×nh hai: - Níc tõ b×nh mét thu nhiÖt - Níc ë b×nh hai to¶ nhiÖt + Rãt lîng níc m tõ b×nh hai trë l¹i b×nh mét(v× ®Ò bµi cho lµ b×nh hai ®¹t møc ban ®Çu): - Níc tõ b×nh hai to¶ nhiÖt - Níc vµ níc ®¸ ë b×nh mét thu nhiÖt Tõ sù ph©n tÝch ®ã ta cã lêi gi¶i sau: Gäi lîng níc rãt tõ b×nh mét sang b×nh hai lµ m. + Khi rãt níc tõ b×nh mét sang b×nh hai th× níc tõ b×nh mét thu nhiÖt, níc ë b×nh hai to¶ nhiÖt. Gäi nhiÖt ®é cña b×nh hai khi cã c©n b»ng nhiÖt lµ t2. NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó m(kg) níc tõ 00c t¨ng nªn t2 lµ: Q1 = m.c.  t = m.4200.t2 NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó450g níc ë b×nh hai h¹ nhiÖt ®é tõ 800c xuèng t2 lµ: Q2 = 0.45.4200.(80 - t2) = 1890.(80 - t2) Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q1 = Q2  4200m.t2 = 0,45.4200.(80 - t2)  m.t2 = 0,45.(80 - t2) (1) + Khi rãt m(kg) níc tõ b×nh hai trë l¹i b×nh mét th× níc tõ b×nh hai to¶ nhiÖt, lîng nhiÖt nµy cung cÊp ch b×nh mét ®Ó níc ®¸ nãng ch¶y hoµn toµn thµnh níc ë 00c vµ lµm cho toµn bé níc ë o0c trong b×nh mét t¨ng nhiÖt ®é nªn ®Õn 200c. VËy ta cã nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó m(kg) níc to¶ nhiÖt tõ t2 xuèng 200c lµ: Q3 = m.c.  t = m.4200.(t2 - 20) NhiÖt lîng cÇn ®Ó 60g níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y hoµn toµn lµ: Q4 = 0,06.3,36.105 = 20160J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó toµn bé níc cã trong b×nh mét t¨ng tõ 00c nªn 200c lµ: Q5 = M.c.  t = (0,15 - m + 0,06).4200.20 J Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q3 = Q4 + Q5  4200.m.(t2 - 20) = 20160 + (0,15 - m + 0,06).4200.20 (2)  m.(t2 - 20) = (0,15 - m + 0,06).20 + 4,8  m.t2 = 0,21.20 + 4,8  m.t2 = 9 (2) Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 9 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 Thay (1) vµo (2) ta ®îc 0,45.(80 - t2) = 9  80 - t2 = 20  t2 = 60(0c)  m = 9:t2 = 9:60 = 0,15(kg) = 150g VËy lîng níc ®¨ rãt lµ: 150g C¸ch gi¶i: Bíc 1: Rãt chÊt láng tõ b×nh mét sang b×nh hai: + x¸c ®Þnh nhiÖt ®é c©n b»ng cña b×nh mét + x¸c ®Þnh chÊt láng to¶ nhiÖt, chÊt láng thu nhiÖt + tÝnh nhiÖt lîng to¶ ra, nhiÖt lîng thu vµo + lËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt Bíc 2: Rãt chÊt láng tõ b×nh hai trë l¹i b×nh mét: + x¸c ®Þnh nhiÖt ®é c©n b»ng cña b×nh mét + x¸c ®Þnh chÊt láng to¶ nhiÖt, chÊt láng thu nhiÖt + tÝnh nhiÖt lîng to¶ ra, nhiÖt lîng thu vµo + lËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt Bíc 3: Tõ c¸c ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt lËp ®îc ta biÕn ®æi ®Ó t×m c¸c ®¹i lîng liªn quan theo yªu cÇu cña bµi to¸n. Chó ý: ë bµi to¸n trªn cã thÓ yªu cÇu tÝnh nhiÖt ®é c©n b»ng cña b×nh hai, hoÆc yªu cÇu tÝnh c¶ khèi lîng níc ®· rãt vµ nhiÖt ®é c©n b»ng cña b×nh hai ta còng gi¶i t¬ng tù Bµi tËp tù gi¶i: Cã hai b×nh c¸ch nhiÖt, b×nh mét chøa m 1 = 2kg nícë nhiÖt ®é t1 = 250c, b×nh hai chøa m2 = 4kg níc ë 700c. Ngêi ta rãt mét lîng mkg níc tõ b×nh mét sang b×nh hai sau khi c©n b»ng nhiÖt ngêi ta l¹i rãt mét lîng níc mkg nh thÕ tõ b×nh hai trë l¹i b×nh mét th× nhiÖt ®é c©n b»ng cña b×nh mét lµ t1/ = 220c. a, TÝnh lîng níc m vµ nhiÖt ®é c©n b»ng t2/ cña b×nh hai b, NÕu tiÕp tôc thùc hiÖn rãt lÇn hai nh thÕ th× nhiÖt ®é c©n b»ng cña mçi b×nh lµ bao nhiªu? IV-KÕt qu¶ thùc hiÖn §èi víi ®éi tuyÓn vËy lý 9. T«i ®· biªn so¹n thµnh tµi liÖu tham kh¶o víi nhan ®Ò “Ph¬ng ph¸p gi¶i mét sè d¹ng bµi tËp vËt lÝ c¬ b¶n vµ n©ng cao phÇn nhiÖt häc” vµ trang bÞ cho c¸c em ®Ó c¸c em tù häc. KÕt qu¶ thu ®îc thËt ®¸ng mõng. Cô thÓ: + §Ò kh¶o s¸t häc sinh giái th¸ng 11 m«n vËt lÝ 9 ( PGD HuyÖn VÜnh B¶o) n¨m häc 2008 - 2009 cã bµi tËp 3(2,5®)cã néi dung lµ: Trong b×nh mét cã côc níc ®¸ khèi lîng 60g vµ 150g níc ë tr¹ng th¸i c©n b»ng nhiÖt. B×nh hai chøa 450g níc ë nhiÖt ®é 800c. Rãt mét lîng níc tõ b×nh 1 sang b×nh 2, sau khi níc ë b×nh 2 ®¹t c©n b»ng nhiÖt, l¹i rãt níc tõ b×nh 2 trë l¹i b×nh 1 cho ®Õn khi níc ë b×nh hai ®¹t møc ban ®Çu cña nã. NhiÖt ®é cuèi cïng cña níc trong b×nh mét lµ 200c. Hái lîng níc ®· rãt tõ b×nh nä sang b×nh kia. Cho r»ng níc ë b×nh kh«ng trao ®æi nhiÖt víi m«i trêng vµ víi b×nh. BiÕt nhiÖt dung riªng cña níc lµ 4200J/kg.K, nhiÖt nãng ch¶y cña níc ®¸ lµ  =336000J/kg. C¸c em ®· cã lêi gi¶i lµ: Gäi lîng níc rãt tõ b×nh mét sang b×nh hai lµ m. + Khi rãt níc tõ b×nh mét sang b×nh hai th× níc tõ b×nh mét thu nhiÖt, níc ë b×nh hai to¶ nhiÖt. Gäi nhiÖt ®é cña b×nh hai khi cã c©n b»ng nhiÖt lµ t2. NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó m(kg) níc tõ 00c t¨ng nªn t2 lµ: Q1 = m.c.  t = m.4200.t2 NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó450g níc ë b×nh hai h¹ nhiÖt ®é tõ 800c xuèng t2 lµ: Q2 = 0.45.4200.(80 - t2) = 1890.(80 - t2) Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q1 = Q2  4200m.t2 = 0,45.4200.(80 - t2)  m.t2 = 0,45.(80 - t2) (1) Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 10 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 + Khi rãt m(kg) níc tõ b×nh hai trë l¹i b×nh mét th× níc tõ b×nh hai to¶ nhiÖt, lîng nhiÖt nµy cung cÊp ch b×nh mét ®Ó níc ®¸ nãng ch¶y hoµn toµn thµnh níc ë 00c vµ lµm cho toµn bé níc ë o0c trong b×nh mét t¨ng nhiÖt ®é nªn ®Õn 200c. VËy ta cã nhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó m(kg) níc to¶ nhiÖt tõ t2 xuèng 200c lµ: Q3 = m.c.  t = m.4200.(t2 - 20) NhiÖt lîng cÇn ®Ó 60g níc ®¸ ë 00c nãng ch¶y hoµn toµn lµ: Q4 = 0,06.3,36.105 = 20160J NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó toµn bé níc cã trong b×nh mét t¨ng tõ 00c nªn 200c lµ: Q5 = M.c.  t = (0,15 - m + 0,06).4200.20 J Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã: Q3 = Q4 + Q5  4200.m.(t2 - 20) = 20160 + (0,15 - m + 0,06).4200.20 (2)  m.(t2 - 20) = (0,15 - m + 0,06).20 + 4,8  m.t2 = 0,21.20 + 4,8  m.t2 = 9 (2) Thay (1) vµo (2) ta ®îc 0,45.(80 - t2) = 9  80 - t2 = 20  t2 = 60(0c)  m = 9:t2 = 9:60 = 0,15(kg) = 150g VËy lîng níc ®¨ rãt lµ: 150g §Ò kh¶o s¸t häc sinh giái m«n vËt lÝ 9 th¸ng 12 n¨m häc 2008 - 2009(PGD HuyÖn VÜnh B¶o) cã bµi 2(2®) lµ: Mét b×nh b»ng ®ång cã khèi lîng 800g chøa 1kg níc ë nhiÖt ®é 400c. Th¶ vµo ®ã mét thái níc ®¸ ë nhiÖt ®é -100c. Khi cã c©n b»ng nhiÖt thÊy sãt l¹i 200g níc ®¸ cha tan. H·y x¸c ®Þnh khèi lîng cña thái níc ®¸ th¶ vµo b×nh. BiÕt nhiÖt dung riªng cña dång, cña níc, cña níc ®¸ lÇn lît lµ c1 = 380J/kg.K, c2 = 4200J/kg.K, c3 = 1800J/kg.K, nhiÖt lîng ®Ó lµm nãng ch¶y hoµn toµn 1kg níc ®¸ ë 00c lµ 3,4.105J/kg. Sù to¶ nhiÖt ra m«i trêng chiÕm 5%. C¸c em ®· gi¶i lµ: V× khi c©n b»ng nhiÖt thÊy cßn sãt l¹i 200g níc ®¸ cha tan nªn nhiÖt ®é c©n b»ng cña hÖ thèng lµ 00c . VËy nhiÖt lîng to¶ ra cña b×nh ®ång ®Ó h¹ nhiÖt ®é tõ 400c xuèng 00c lµ: Q1 = m1.c1.  t = 0,8.380.40 = 12160J NhiÖt lîng to¶ ra cña 1kg níc h¹ nhiÖt ®é tõ 400c xuèng 00c lµ: Q2 = m2.c2.  t = 1.4200.40 = 168000J Khi ®ã Q = Q1 + Q2 = 12160 + 168000 = 180160J V× sù to¶ nhiÖt ra m«i trêng chiÕm 5% nªn nhiÖt lîng to¶ ra lµ: Qto¶ = 180160.95% = 171152J Gäi khèi lîng cña thái níc ®¸ khi th¶ vµo b×nh lµ mkg. NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó mkg níc ®¸ t¨ng tõ -100c nªn 00c lµ: Q3 = m.c3.  t = m.1800.10 = 18000.m V× cßn sãt l¹i 200g níc ®¸ cha tan nªn lîng níc ®¸ nãng ch¶y hoµn toµn ë 00c lµ ( m - 0,2)kg. NhiÖt lîng cÇn thiÕt ®Ó (m - 0,2)kg níc ®¸ nãng ch¶y hoµn toµn ë 00c lµ: Q4 = (m - 0,2).3,4.105 = (m - 0,2).340000 Khi ®ã Qthu = Q3 + Q4 = 18000.m + 340000.(m - 0,2) Theo ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt ta cã Qto¶ = Qthu  171152 = 18000.m + 340000.(m - 0,2)  171152 = 358000.m - 68000  358000.m = 239152  m = 0,668(kg) = 668(g) VËy khèi lîng cña thái níc ®¸ th¶ vµo b×nh lµ 668g C¸c em häc sinh giái gi¶i ®îc c¸c bµi tËp nhiÖt häc nh vËy lµ ®· ®¹t ®îc môc tiªu mµ t«i ®Æt ra khi viÕt s¸ng kiÕn nµy. PhÇn III- KÕt luËn vµ khuyÕn nghÞ I, Nh÷ng ®¸nh gi¸ c¬ b¶n nhÊt Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 11 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 1. VÒ néi dung Trªn ®©y lµ phÇn s¸ng kiÕn kinh nghiÖm mµ t«i ®· ®Çu t, suy nghÜ vµ tr×nh bµy víi c¸c b¹n ®ång nghiÖp. Tuy vËy t«i còng thÊy r»ng n¨ng lùc cña b¶n th©n cßn nhiÒu h¹n chÕ nªn cha thÓ ph©n lo¹i ®îc hÕt c¸c d¹ng bµi tËp, c¸ch gi¶i rót ra vÉn cha ®îc hay. RÊt mong c¸c b¹n ®ång nghiÖp tham gãp ý kiÕn ®Ó t«i hoµn thiÖn s¸ng kiÕn cña m×nh h¬n vµ cã ph¬ng ph¸p tèt h¬n ®Ó båi dìng häc sinh giái. 2. VÒ ý nghÜa vµ hiÖu qu¶. Qua phÇn trang bÞ tµi liÖu tham kh¶o cho c¸c em häc sinh ®éi tuyÓn lÝ 9. c¸c em ®· tù nghiªn cøu n¾m ®îc c¸ch gi¶i c¸c d¹ng bµi tËp vµ tù gi¶i ®îc c¸c bµi tËp nhiÖt häc trong ®Ò kh¶o s¸t häc sinh giái c¸c th¸ng 11, 12 th× t«i nhËn thÊy: ViÖc båi dìng n¨ng lùc tù häc, tù nghiªn cøu cho c¸c em häc sinh lµ rÊt quan träng vµ kh«ng ph¶i lµ kh«ng thùc hiÖn ®îc. VÊn ®Ò lµ ë chç ngêi thÇy cã chØ ®¹o, tæ chøc vµ kÝch thÝch ®îc sù say mª cña c¸c em häc sinh hay kh«ng. Qua thùc tÕ cho thÊy, ngêi thÇy lu«n sî häc sinh cña m×nh kh«ng biÕt, kh«ng thÓ lµm ®îc nªn kh«ng gi¸m giao c«ng viÖc ®Ó häc sinh vÒ nhµ lµm. Chóng ta nªn m¹nh d¹n ®Çu t, suy nghÜ t×m ra nh÷ng viÖc lµm võa søc cã thÓ giao cho c¸c em vÒ nhµ lµm sua mçi tiÕt häc(nÕu cã thÓ) ®Ó kÝch thÝch sù tß mß, lßng say mª yªu thÝch m«n häc. VÝ dô: Cã thÓ giao cho c¸c em lµm nh÷ng thÝ nghiÖm ®¬n gi¶n mµ cã thÓ t×m ®îc dông cô nh r¾c c¸c h¹t m¹t s¾t nªn trªn tÊm b×a, ®Æt nam ch©m ë díi vµ gâ nhÑ vµo tÊm b×a råi quan s¸t sù s¾p sÕp cña c¸c h¹t m¹t s¾t. HoÆc lµm thÝ nghiÖm kiÓm chøng lùc ®Èy Acximet FA = P = d.V b»ng c¸c dông cô ca, cèc, vµ vËt r¾n kh«ng thÊm níc em tù t×m(giao viÖc sau bµi häc lùc ®Èy Acximet)... II- Mét sè kiÕn nghÞ 1. VÒ s¸ch gi¸o khoa vËt lÝ líp 8: Nªn cã nh÷ng tiÕt bµi tËp ë trªn líp ®Ó gi¸o viªn cã thªm thêi gian cñng cè, kh¾c s©u kiÕn thøc cho c¸c em, híng dÉn c¸c em gi¶i bµi tËp ®Æc biÖt lµ phÇn nhiÖt häc 2. VÒ nhµ trêng: Nªn tæ chøc häc phô ®¹o thªm m«n vËt lÝ cho c¸c em 3. VÒ ph¬ng ph¸p: Gi¸o viªn gi¶ng d¹y bé m«n nªn ph©n râ d¹ng bµi tËp vµ ®Þnh híng c¸ch gi¶i ®Ó c¸c em cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc híng gi¶i c¸c bµi tËp vËt lÝ. PhÇn IV Tµi liÖu tham kh¶o 1. S¸ng kiÕn kinh nghiÖn nghµnh gi¸o dôc H¶i Phßng 2. LuËt gi¸o dôc 3. 121 bµi tËp vËt lÝ n©ng cao líp 8 dïng cho häc sinh chuyªn lÝ cÊp II. S¸ch cña PGS - PTS Vò Thanh KhiÕt< chñ biªn> 4. 200 bµi tËp vËt lÝ chän läc dµnh cho häc sinh kh¸ giái trung häc c¬ së. S¸ch cña PGS - PTS Vò Thanh KhiÕt 5. S¸ch gi¸o khoa vËt lÝ 8 6. S¸ch gi¸o khoa vËt lÝ 6 Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 12 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 Môc lôc PhÇn I- §Æt vÊn ®Ò………………………………………………….Trang 1 I-LÝ do chän ®Ò tµi……………………………………………………….. Trang 1 II- Môc ®Ých nghiªn cøu ®óc rót kinh nghiÖm………………………... Trang 1 III - KÕt qu¶ cÇn ®¹t……………………………………………………... Trang 1 IV - §èi tîng vµ ph¹m vi nghiªn cøu………………………………. Trang 2 …. PhÇn II - Néi dung……………………………………………… …. Trang 2 I, C¬ së lÝ luËn cña vÊn ®Ò nghiªn cøu……………………………… Trang 1 II, Thùc tr¹ng cña vÊn ®Ò cÇn nghiªn cøu………………………… Trang 3 III, M« t¶ hÖ gi¶i ph¸p……………………………………………….. Trang 4 IV-KÕt qu¶ thùc hiÖn…………………………………………………. Trang 12 PhÇn III- KÕt luËn vµ khuyÕn nghÞ………………………………... Trang 14 PhÇn IV- Tµi liÖu tham kh¶o…………………………………....... Trang 15 Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 13 S¸ng kiÕn kinh nghiÖm - Trêng THCS Céng HiÒn - N¨m häc 2008 - 2009 I- SẢN PHẨM: Tªn s¶n phÈm: VËn dông c¸c c«ng thøc tÝnh nhiÖt lîng vµ ph¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt vµo gi¶i bµi tËp nhiÖt häc II- CAM KẾT Tôi xin cam kết sáng kiến kinh nghiệm này là sản phẩm của cá nhân tôi. Nếu có xảy ra tranh chấp về quyền sở hữu đối với một phần hay toàn bộ sản phẩm sáng kiến kinh nghiệm, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước lãnh đạo đơn vị, lãnh đạo Sở GD&ĐT về tính trung thực của bản Cam kết này. Céng HiÒn, ngµy 02 th¸ng 1 n¨m 2009 Người cam kết (Ký, ghi rõ họ tên) d STT 1 2 T£N skkn VËn dông ®Þnh luËt «m vµo gi¶i c¸c d¹ng bµi tËp ®iÖn häc øng dông to¸n häc vµo gi¶ng d¹y vËt lý Thuéc thÓ lo¹i M«n LÝ N¨m viÕt 2005- 2006 XÕp lo¹i B M«n LÝ 2005 -2006 C Ngêi thùc hiÖn: Bïi ThÞ Hång - GV trêng THS Céng HiÒn 14
- Xem thêm -