Đơn công nhận SKKN Một số giải pháp hướng dẫn học sinh làm bài tập về nhiệt học

 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
 ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN
 Kính gửi: Hội đồng sáng kiến huyện Bình Xuyên
 a) Tác giả sáng kiến: HOÀNG THỊ HỒNG HẠNH
 - Ngày tháng năm sinh: 24/02/1982 Nam (nữ): nữ
 - Đơn vị công tác (hoặc hộ khẩu thường trú): Trường THCS Phú Xuân
 - Chức danh: Giáo viên
 - Trình độ chuyên môn: + Đại học sư phạm kỹ thuật
 + Cao đẳng sư phạm Lí- KTCN
 - Tỷ lệ (%) đóng góp vào việc tạo ra sáng kiến: 100%
 b) Chủ đầu tư tạo ra sáng kiến: Hoàng Thị Hồng Hạnh
 c) Tên sáng kiến; lĩnh vực áp dụng; mô tả bản chất của sáng kiến; các 
thông tin cần được bảo mật (nếu có):
 - Tên sáng kiến: Một số giải pháp hướng dẫn học sinh làm bài tập về nhiệt 
học
 - Lĩnh vực áp dụng: 
 + Sáng kiến có thể áp dụng cho đối tượng học sinh khá, giỏi và học sinh đội 
tuyển vật lí lớp 8, 9 cấp Trung học cơ sở.
 + Sáng kiến giúp phân loại, hướng dẫn cách giải, bài tập minh họa và bài tập 
áp dụng ở một số dạng bài tập về nhiệt học. 
 - Mô tả sáng kiến:
 + Về nội dung của sáng kiến: 
1. Cơ sở lý luận, khoa học của sáng kiến
1.1. Cơ sở lý luận về giải bài tập Vật lí:
 - Vật lí là cơ sở của nhiều ngành kỹ thuật quan trọng, sự phát triển của khoa 
học Vật lí gắn bó chặt chẽ tác động qua lại trực tiếp với sự tiến bộ của khoa học. Vì 
vậy Vật lí có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất, đặc biệt trong công cuộc 
công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
 1 2.2. Nguyên lý truyền nhiệt, phương trình cân bằng nhiệt.
 * Nguyên lý truyền nhiệt:
 - Nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
 - Sự truyền nhiệt xảy ra tới khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại.
 - Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
 *Phương trình cân bằng nhiệt:
 Qtỏa ra = Qthu vào
2.3. Sự chuyển thể của các chất.
 * Sự nóng chảy và đông đặc
 - Nhiệt lượng của vật tỏa ra khi đông đặc bằng nhiệt lượng mà vật đó thu 
vào khi nóng chảy ở nhiệt độ nóng chảy.
 - Công thức tính:
 Q = m.
 Trong đó: 
 + Q: nhiệt lượng vật thu vào (hay tỏa ra) ở nhiệt độ nóng chảy (J).
 + : nhiệt nóng chảy của chất cấu tạo nên vật (J/kg).
 + m: khối lượng của vật (kg).
 * Sự bay hơi và sự ngưng tụ.
 - Nhiệt lượng vật thu vào khi bay hơi bằng nhiệt lượng mà vật tỏa ra khi 
ngưng tụ ở nhiệt độ bay hơi.
 - Công thức tính:
 Q = m.L
 Trong đó: 
 + Q: nhiệt lượng vật thu vào (hay tỏa ra) ở nhiệt độ sôi (J).
 + L: nhiệt hóa hơi của chất cấu tạo nên vật (J/kg).
 + m: khối lượng của vật (kg).
 3 c. Bài tập vận dụng 
Bài 2: Một miếng đồng và một miếng nhôm có khối lượng lần lượt là: m1 = 
 0
100gam, m2 = 150 gam cùng ở nhiệt độ ban đầu là 150 C, cùng thả vào nước và có 
cùng nhiệt độ lúc sau là 50 0C. Tính nhiệt lượng mà đồng và nhôm đã tỏa ra? Cho 
biết nhiệt dung riêng của đồng và nhôm lần lượt là: c1 = 380J/kg.K; c2 = 
880J/kg.K.
 Đáp số: Q = 17 000 (J)
Bài 3: Một ấm nhôm khối lượng 250 gam chứa 1 kg nước ở 20 0C. Để làm hóa hơi 
hoàn toàn lượng nước trên cần cung cấp cho ấm nước một nhiệt lượng bằng bao 
nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là: c1 = 880J/kg.K; 
c2 = 4200J/kg.K; nhiệt hóa hơi của nước là; L = 2 300 000J/kg.
 Đáp số: Q = 2 653 600 (J)
Bài 4: Một bình bằng đồng khối lượng 200gam bên trong chứa 1kg hơi nước ở 
1000C. Tính nhiệt lượng do bình hơi nước tỏa ra nếu làm đông đặc hoàn toàn 
lượng hơi nước trên? Cho biết nhiệt dung riêng của đồng và nước lần lượt là: c 1 = 
380J/kg.K; c2 = 4200J/kg.K; nhiệt nóng chảy của nước là  = 340000J/kg; nhiệt 
hóa hơi của nước là: L = 2 300 000J/kg.
 Đáp số: Q = 3 067 600 (J)
3.2.Giải pháp 2: Hướng dẫn học sinh làm bài tập có nhiều vật tham gia trao 
đổi nhiệt.
a. Các bước thực hiện giải pháp:
Bước 1- Xác định vật tỏa nhiệt, vật thu nhiệt
Bước 2- Viết phương trình cân bằng nhiệt
Bước 3- Giải phương trình, tìm dữ liệu của bài.
b. Ví dụ minh họa 
Bài 1: Trộn lẫn rượu với nước người ta thu được hỗn hợp có khối lượng 140g ở 
nhiệt độ 36 0C. Tính khối lượng nước và rượu? Biết rằng nhiệt độ ban đầu của 
rượu là 190C, của nước là 1000C, nhiệt dung riêng của rượu và nước lần lượt là;
c1 = 2500 J/kg.K, c2 = 4200 J/kg.K. Bỏ qua nhiệt lượng hao phí ra môi trường 
 5 Lời giải
Câu a:
Bước 1: Giả sử trong hệ có x vật ban đầu tỏa nhiệt, số còn lại là (n-x) vật thu nhiệt.
 - Nhiệt lượng tỏa ra của x vật khi chúng hạ từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ 
chung t là: 
 Qtỏa = m1 .c1 .(t1 – t) + m2.c2.(t2– t) + ..+ mx .cx .(tx– t)
 - Nhiệt lượng thu vào của n-x vật còn lại khi chúng tăng từ nhiệt độ ban đầu 
đến nhiệt độ chung t là:
 Qthu = mx+1.cx+1 .(t – tx+1) + .+ mn.cn .(t– tn)
Bước 2- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt là:
 Qtỏa ra = Qthu vào
Bước 3:
m1.c1 .(t1 – t) + m2.c2 .(t2– t)+..+ mx.cx.(tx– t)= mx+1.cx+1 .(t – tx+1) ++ mn.Cn .(t– tn)
 Giải phương trình ta được: 
 c .m .t  c .m .t  ...  c .m .t
 t = 1 1 1 2 2 2 n n n 
 c1.m1  c2 .m2  .....  cn .mn
 Biểu thức trên cho thấy kết quả t không phụ thuộc vào x.
Câu b :
 Gọi m là khối lượng mỗi ca nước, c là nhiệt dung riêng của nước. 
 c .m .t  c .m .t  ...  c .m .t
 Áp dụng công thức tổng quát ở phần a: t = 1 1 1 2 2 2 n n n
 c1.m1  c2 .m2  .....  cn .mn
 0
 + Khi múc mỗi bình một ca nước thì hỗn hợp có nhiệt độ là T1 = 60 C ta có:
 c.m.t1  c.m.t2  c.m.t3 c.m.(t1  t2  t3 )
 T1 = = 
 c.m  c.m  c.m 3c .m
 0 0
  t1 + t2 + t3 = 3.T1 = 3.60 = 180 (1)
 + Khi múc 3 ca nước ở bình A hòa với một ca nước bình B thì được hỗn hợp 
 0
có nhiệt độ T2= 90 thì ta có:
 3c.m.t1  c.m.t2 c.m.(3t1  t2 )
 T2 = = 
 3c.m  c.m 4c.m
 7 Bài 4: Hai bình giống nhau, chứa hai lượng nước như nhau. Bình thứ nhất có nhiệt 
 3
độ là t1, bình thứ hai có nhiệt độ là t2 = t1.Sau khi trộn lẫn với nhau, nhiệt độ sau 
 2
khi cân bằng là 25 0C. Tìm các nhiệt độ ban đầu của mỗi bình?
 0
 Đáp số: t1 = 20 C
 0
 t2 = 30 C
Bài 5: Một bình cách nhiệt được ngăn làm hai phần bằng một vách ngăn cách 
nhiệt. Hai phần chứa hai chất lỏng có nhiệt dung riêng lần lượt là C 1 và C2 với 
nhiệt độ ban đầu là t 1, t2. Bỏ vách ngăn hai chất lỏng không có tác dụng hóa học 
với nhau và có nhiệt độ cân bằng là t.
 1
 Tìm tỉ số m1/m2 ? Biết (t1-t) = (t1-t2) .
 2
 m C
 Đáp số: 1 = 2
 m2 C1
3.3. Giải pháp 3: Hướng dẫn học sinh làm bài tập về sự trao đổi nhiệt có sự 
thay đổi trạng thái.
a. Các bước thực hiện giải pháp:
Bước 1- Xác định các vật tham gia trao đổi nhiệt.
Bước 2- Xác định trạng thái của các vật, biện luận để tìm ra nhiệt độ chung của hệ.
Bước 3- Viết phương trình cân bằng nhiệt
Bước 4- Giải phương trình và biện luận kết quả.
b. Ví dụ minh họa
 0
Bài 1: Trong một bình có chứa m 1= 2kg nước ở t 1= 25 C. Người ta thả vào bình 
 0
m2 kg nước đá ở t2= -20 C. Hãy xác định nhiệt độ chung, khối lượng nước và khối 
lượng nước đá có trong bình khi có cân bằng nhiệt trong mỗi trường hợp sau đây?
 a.m2= 1 kg
 b.m2= 0,2 kg
 c.m2= 6kg
 Cho biết: nhiệt dung riêng của nước đá là 2100 J/kg.K; của nước là 4200 
J/kg.K; nhiệt nóng chảy của nước đá là:  = 340000 J/kg. Bỏ qua nhiệt lượng hao 
phí ra môi trường.
 9 Q3 = m2.  = 0,2.340000 = 68000 (J)
 Ta thấy Q1 > Q2 + Q3 . vậy nước đá nóng chảy hết và nhiệt độ của hệ sau khi 
 0 0
cân bằng là: t C > 0 C
Bước 3:
 - Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
 Qtỏa ra = Qthu vào
Bước 4:  Q1 = Q2 + Q3 + Q4 
 0
  21000 = 42000 + 68000 + m2.c2.(t- t0) (với t0 = 0 C)
 Thay số ta được: t = 210000  42000  68000 = 14,46 0C
 0,2.4200
Câu c : 
Bước 1: Vật trao đổi nhiệt là nước ở 250C và nước đá ở -200C
Bước 2
 0 0
 - Nhiệt lượng cung cấp để m2 = 6 kg nước đá tăng từ -20 C đến 0 C là:
 Q2 = m2.c2.(t0- t2) = 6.2100 [0 - (20) ] = 252000 (J)
 - Ta thấy Q1 < Q2 do vậy nước bị đông đặc
 - Nhiệt lượng do nước bị đông đặc tỏa ra là:
 Q3 = m1.  = 1.340000 = 340000 (J)
 Ta thấy Q1 + Q3 > Q2 do vậy nước chỉ bị đông đặc một phần
Bước 3- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệ ta có:
 Qtỏa ra = Qthu vào
Bước 4:  Q1 + Q = Q2 
  210000 + m.  = 252000
 252000  210000
  m = = 0,1235 (kg)
 340000
 Vậy khối lượng nước sau khi cân bằng là: m3 = 0,8765 (kg). Khối lượng 
nước đá là 6,1235 (kg).
c. Bài tập vận dụng 
 0
Bài 2: Rót m1 = 0,4 kg nước ở nhiệt độ t1= 40 C vào bình bằng đồng khối lượng 
 0
m3 = 1,5 kg trong đó m2 = 10 kg nước đá ở t2= -20 C. Tính nhiệt độ và khối lượng 
 11 , 0
nước , nhiệt độ cân bằng ở bình 1 lúc này là t 1 = 38 C Tính lượng mkg nước đã 
 ,
trút và nhiệt độ cân bằng t2 ở bình 2? Bỏ qua nhiệt lượng hao phí ra môi trường.
 Lời giải:
Bước 1:
 0
 - Quá trình trao đổi nhiệt lần thứ nhất là mkg nước ở t 1 = 40 C với nước ở 
bình 2 thì mkg nước tỏa nhiệt, nước ở bình 2 thu nhiệt.
 ,
 - Quá trình trao đổi nhiệt lần thứ nhất là mkg nước ở t 1 với m1 –m nước ở 
bình 1 thì mkg nước thu nhiệt, nước m1 –m ở bình 1 thu nhiệt.
Bước 2:
 - Khi trút m kg nước từ bình 1 sang bình 2 thì: 
 + Nhiệt lượng m kg nước tỏa ra là:
 ,
 Qtỏa 1 = m.c.(t1 – t2 )
 + Nhiệt lượng do bình 2 thu vào là:
 ,
 Qthu 1 = m2 .c .( t2 - t2)
 + Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: 
 Qtỏa ra = Qthu vào
 , ,
  m.c.(t1 – t2 ) = m2 .c .( t2 - t2) 
 , ,
  m.(t1 – t2 ) = m2.( t2 - t2) (1)
 - Khi trút m kg nước từ bình 2 sang bình 1 thì : 
 + Nhiệt lượng do m kg nước thu vào là:
 , ,
 Qthu 2 = m.c.(t1 - t2 )
 + Nhiệt lượng do m kg nước tỏa ra là:
 ,
 Qtỏa 2 = c.(m1 –m ) .(t1 – t1 )
 + Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lần 2 ta có:
 Qtỏa ra = Qthu vào
 , , ,
  c.(m1 –m ) .(t1 – t1 ) = mc.(t1 - t2 ) 
 , , ,
  (m1 –m ).(t1 – t1 ) = m.(t1 - t2 ) (2)
 13