BÀI 4: NHIỆT DUNG RIÊNG

(18 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Độ lớn của nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào các yếu tố nào?

Trả lời:

Các hiện tượng quan sát được hằng ngày cho thấy độ lớn của nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để làm tăng nhiệt độ của nó phụ thuộc vào các yếu tố:

• Khối lượng của vật
• Độ tăng nhiệt độ của vật
• Tính chất của vật

Câu 2: Em hãy nêu hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt để làm thay đổi nhiệt độ của vật.

Trả lời:

Hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt để làm thay đổi nhiệt độ của vật là:

Q = m.c.

Trong đó:

+ Q là nhiệt lượng cần truyền cho vật (J)

+ m là khối lượng vật (kg)

+ c là nhiệt dung riêng (J/kg.K)

+ là độ tăng nhiệt độ của vật (K)

Câu 3: Em hãy giới thiệu về nhiệt dung riêng.

Trả lời:

Định nghĩa: Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để làm cho nhiệt độ của nó tăng thêm 1

Nhiệt dung riêng là thông tin quan trọng thường được dùng khi thiết kế các hệ thống làm mát, sưởi ấm,…

Câu 4: Em hãy nêu các bước tiến hành thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước.

Trả lời:

• Đổ một lượng nước vào bình nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước, xác định khối lượng nước này.
• Cắm đầu đo của nhiệt kế vào nhiệt lượng kế.
• Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện.
• Bật nguồn điện.
• Khuấy liên tục để nước nóng đều. Cứ sau mỗi khoảng thời gian 1 phút, đọc công suất dòng điện từ oát kế, nhiệt độ từ nhiệt kế rồi điền kết quả vào vở theo mẫu tương tự Bảng 4.2 trong sách giáo khoa (tr.22)
• Tắt nguồn điện.

2. THÔNG HIỂU (5 CÂU)

Câu 1: Tại sao nhiệt dung riêng của các chất lại khác nhau?

Trả lời:

Nhiệt dung riêng của các chất khác nhau do cấu trúc phân tử và liên kết giữa các phân tử. Những chất có liên kết mạnh thường cần nhiều năng lượng hơn để tăng nhiệt độ, do đó có nhiệt dung riêng cao hơn.

Câu 2: Nếu cung cấp một nhiệt lượng cố định cho hai vật có khối lượng và nhiệt dung riêng khác nhau, điều gì sẽ xảy ra với độ tăng nhiệt độ của chúng?

Trả lời:

Độ tăng nhiệt độ sẽ khác nhau. Vật có nhiệt dung riêng lớn hơn hoặc khối lượng lớn hơn sẽ có độ tăng nhiệt độ nhỏ hơn so với vật có nhiệt dung riêng nhỏ hơn hoặc khối lượng nhỏ hơn khi cùng nhận một nhiệt lượng cố định.

Câu 3: Trong công thức Q = m.c.ΔT, nếu giữ nguyên khối lượng và nhiệt dung riêng nhưng tăng độ tăng nhiệt độ, điều gì sẽ xảy ra với nhiệt lượng cần truyền cho vật?

Trả lời:

Nếu giữ nguyên khối lượng và nhiệt dung riêng nhưng tăng độ tăng nhiệt độ, nhiệt lượng cần truyền cho vật sẽ tăng. Điều này có nghĩa là cần cung cấp nhiều năng lượng hơn để làm tăng nhiệt độ của vật.

Câu 4: Nếu hai chất khác nhau được đun nóng bằng cùng một lượng nhiệt, chất nào có nhiệt dung riêng lớn hơn sẽ tăng nhiệt độ ít hơn hay nhiều hơn?

Trả lời:

Chất có nhiệt dung riêng lớn hơn sẽ tăng nhiệt độ ít hơn khi được đun nóng bằng cùng một lượng nhiệt. Điều này có nghĩa là chất này cần nhiều nhiệt lượng hơn để tăng nhiệt độ của nó.

Câu 5: Trong một thí nghiệm, em đo được nhiệt lượng truyền vào nước là 5000 J, khối lượng nước là 1 kg và nhiệt dung riêng là 4200 J/kg.K. Em hãy tính độ tăng nhiệt độ của nước.

Trả lời:

Ta có công thức: Q = m.c.ΔT

Vậy, độ tăng nhiệt độ của nước là khoảng 1,19K

3. VẬN DỤNG (5 CÂU)

Câu 1: Một bình chứa 2 kg nước ở nhiệt độ 20°C. Nếu em cung cấp 8400 J nhiệt lượng cho nước, hãy tính nhiệt độ mới của nước.

Trả lời:

Ta có công thức Q = m.c.ΔT với c = 4200J/kg.K:

Vậy nhiệt độ mới của nước là

Câu 2: Một vật bằng sắt có khối lượng 0.5 kg được làm nóng từ 25°C đến 75°C. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 450 J/kg.K. Tính nhiệt lượng đã cung cấp cho vật.

Trả lời:

Ta có công thức Q = m.c.ΔT

• Q = 0,5 . 450 . (75 – 25) = 0,5 . 450 . 50 = 11250J

Vậy, nhiệt lượng đã cung cấp cho vật là 11250J.

Câu 3: Trong một thí nghiệm, bạn có hai chất khác nhau: nước và dầu. Biết rằng nước có nhiệt dung riêng nhỏ hơn dầu. Nếu cả hai chất được cung cấp cùng một lượng nhiệt, hãy so sánh độ tăng nhiệt độ của chúng.

Trả lời:

Nước sẽ có độ tăng nhiệt độ lớn hơn so với dầu. Điều này có nghĩa là nước cần ít nhiệt lượng hơn để tăng nhiệt độ so với dầu, do nhiệt dung riêng của nước nhỏ hơn dầu.

Câu 4: So sánh nhiệt dung riêng của các chất rắn với chất lỏng. Tại sao các chất rắn thường có nhiệt dung riêng thấp hơn chất lỏng?

Trả lời:

Nhiệt dung riêng của các chất rắn thường thấp hơn chất lỏng vì trong chất lỏng, các phân tử có thể di chuyển tự do hơn, cho phép năng lượng nhiệt được phân bố và truyền đi hiệu quả hơn. Trong khi đó, trong chất rắn, các phân tử thường ở trạng thái cố định, do đó năng lượng nhiệt cần truyền cho chúng để làm tăng nhiệt độ cao hơn.

Câu 5: Giải thích tại sao trong thực tế, nước thường được sử dụng làm chất lỏng trong hệ thống làm mát của động cơ, mặc dù có nhiều chất lỏng khác cũng có khả năng truyền nhiệt.

Trả lời:

Nước được sử dụng trong hệ thống làm mát của động cơ vì nó có nhiệt dung riêng cao, giúp nó hấp thụ và truyền nhiệt hiệu quả mà không làm tăng nhiệt độ quá nhanh. Điều này giúp bảo vệ động cơ khỏi quá nhiệt. Ngoài ra, nước có sẵn, giá thành thấp và an toàn cho môi trường.

4. VẬN DỤNG CAO (4 CÂU)

Câu 1: Một chiếc bình thủy tinh chứa nước nóng với nhiệt độ 80°C và một chiếc bình thủy tinh chứa nước lạnh với nhiệt độ 20°C. Nếu hai bình này được đặt trong cùng một môi trường và tiếp xúc với nhau, hãy phân tích quá trình truyền nhiệt diễn ra và ảnh hưởng của khối lượng nước trong mỗi bình đến thời gian đạt được trạng thái cân bằng nhiệt.

Trả lời:

Khi hai bình tiếp xúc, nhiệt năng sẽ truyền từ bình nước nóng sang bình nước lạnh cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng nhiệt. Quá trình này diễn ra theo định luật truyền nhiệt, trong đó tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ và khối lượng nước trong mỗi bình. Nếu khối lượng nước trong bình nóng lớn hơn, nó sẽ mất nhiệt lâu hơn, do đó thời gian đạt trạng thái cân bằng nhiệt sẽ kéo dài hơn. Ngược lại, nếu khối lượng nước trong bình lạnh lớn hơn, nước lạnh sẽ nhận nhiệt nhanh chóng và cũng ảnh hưởng đến thời gian cần thiết để đạt được trạng thái cân bằng.

Câu 2: Em hãy phân tích sự khác biệt trong cách mà nhiệt dung riêng ảnh hưởng đến khả năng giữ nhiệt của nước và đất. Tại sao nước có khả năng giữ nhiệt tốt hơn so với đất?

Trả lời:

Nước có nhiệt dung riêng cao, cho phép nó hấp thụ một lượng lớn nhiệt mà không thay đổi nhiệt độ quá nhanh. Ngược lại, đất có nhiệt dung riêng thấp hơn, dẫn đến việc nó nóng lên hoặc nguội đi nhanh chóng hơn khi nhận hoặc mất nhiệt. Sự khác biệt này làm cho nước giữ nhiệt tốt hơn, tạo ra sự ổn định nhiệt độ trong các hệ sinh thái nước, trong khi đất có thể có sự biến đổi nhiệt độ lớn, ảnh hưởng đến các quá trình sinh học và môi trường.

Câu 3: Theo en, tại sao nhiệt dung riêng là một thông số quan trọng trong thiết kế các thiết bị sưởi ấm và làm mát?

Trả lời:

Nhiệt dung riêng là thông số quan trọng trong thiết kế các thiết bị sưởi ấm và làm mát vì nó ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ và truyền nhiệt của vật liệu. Một vật liệu có nhiệt dung riêng thấp sẽ nóng lên nhanh chóng khi nhận nhiệt, trong khi vật liệu có nhiệt dung riêng cao sẽ giữ nhiệt lâu hơn. Việc lựa chọn vật liệu với nhiệt dung riêng phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho thiết bị.

Câu 4: Giả sử em đang thiết kế một hệ thống điều hòa không khí cho một tòa nhà lớn. Em hãy phân tích cách mà nhiệt dung riêng của các vật liệu được sử dụng trong tòa nhà (như tường, cửa sổ) có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điều hòa không khí.

Trả lời:

Khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí, nhiệt dung riêng của các vật liệu xây dựng như tường và cửa sổ đóng vai trò quan trọng. Các vật liệu có nhiệt dung riêng cao sẽ hấp thụ nhiệt vào ban ngày, giúp làm giảm nhiệt độ trong không gian sống. Tuy nhiên, vào ban đêm, những vật liệu này cũng sẽ giải phóng nhiệt ra ngoài, giúp duy trì nhiệt độ dễ chịu. Nếu sử dụng vật liệu có nhiệt dung riêng thấp, hệ thống điều hòa sẽ phải làm việc nhiều hơn để duy trì nhiệt độ mong muốn, dẫn đến tiêu tốn nhiều năng lượng hơn. Do đó, việc lựa chọn vật liệu với nhiệt dung riêng phù hợp sẽ tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều hòa không khí, tiết kiệm năng lượng và cải thiện sự thoải mái cho người sử dụng.