Giải bài tập Vật lý 10 bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng
- Thứ bảy - 06/07/2019 09:37
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Giải bài tập Vật lý 10 bài 32: Nội năng và sự biến thiên nội năng
A/ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI SGK VẬT LÝ 10 TRANG 173
1. Phát biểu định nghĩa nội năng.
Trả lời:
Trong nhiệt động: lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
2. Nội năng của một lượng khí lí tưởng có phụ thuộc vào thể tích không? Tại sao?
Trả lời
Khi thể tích của vật thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật thay đổi làm cho thế năng tương tác giữa chúng thay đổi. Nội năng do đó phụ thuộc vào thể tích của vật.
3. Nhiệt lượng là gì? Viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ của vật thay đổi. Nêu tên và đơn vị của các đại lượng trong công thức.
Trả lời
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng. Nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiẹt, độ được tính bằng công thức:
Q = mc
t
Q: Nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra (J).
m: Khối lượng của vật (kg).
c: Nhiệt dung riêng của chất cấu tạo vật (J/kg.K)
t: Độ biến thiên nhiệt độ (°C hoặc K).
4. Nội năng của một vật là:
A. Tổng động năng và thế năng của vật.
B. Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
C. Tổng nhiệt năng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công.
D. Nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
Đáp án: E
5. Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?
A. Nội năng là một dạng năng lượng.
B. Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
C. Nội năng là nhiệt lượng,
D. Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi.
Đáp án: C
6. Câu nào sau đây nói về nhiệt lượng là không đúng?
A. Nhiệt lượng là phần nội năng vật tăng lên khi nhận được nội năng từ vật khác.
B. Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng.
C. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng.
D. Nhiệt lượng không phải là nội năng.
Đáp án: B
7. Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 118 g nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75°C. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 0,92.103 J/kgK; của nước là 4,19.103 J/kgK; của sắt là 0,46.103 J/kgK.
Giải
8. Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4°C. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100°C vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại biết nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0.128.103 J/kgK.
Giải
Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra:
Q1 = m1c1(t1 - t)
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế hấp thu:
Q2 = m2c2(t – t2)
Nhiệt lương do nước hấp thụ:
Q3 = m3c3 (t – t2)
Khi cân bằng nhiệt:
Q1= Q2 + Q3
Suy ra:
c1 =
= 0,78.103 J/kgK
Đáp số: c1 = 0,78.103 J/kgK
B/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
1. Hãy chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
Trả lời:
Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Mà nhiệt độ của vật càng cao thì động năng của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn và ngược lại. Mặt khác thế năng của các phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng, tức là liên quan tới thể tích của vật => nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích vật.
2. Hãy chứng tỏ nội năng của một lượng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
Trả lời
Trong khí lí tưởng, các phân tử khí được coi như không có tương tác tức là không có thế năng, chỉ có động năng. Do đó khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
3. Hãy so sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt: công và nhiệt lượng.
Trả lời
* Giống nhau: quá trình truyền nhiệt và thực hiện công đều làm thay đổi nội năng của hệ.
* Khác nhau:
- Trong quá trình thực hiện công có sự chuyên hóa các dạng năng lượng khác (Ví dụ: cơ năng) sang nội năng của hệ.
- Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa các dạng năng lượng này sang các dạng năng lượng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.
4. Một ấm bằng nhôm có khối lượng 250 g đựng 1,5 kg nước ở nhiệt độ 25°C. Tìm nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước trong ấm. Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là cAl = 920 J/kgK và cn = 4190 J/kgK.
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần cung cấp để ấm nhôm tăng nhiệt độ từ 25°C đến 100oC là:
Q1 = m1 Cal (t2-t1)
Q1 = 0,25.920.(100- 25) = 17250 J
Nhiệt lượng cần cung cấp để nước tăng nhiệt độ từ 25°C đến 100°C là:
Q2 = m2 cn (t2-t1)
Q2 = 1,5 . 4190 . (100 - 25) = 471 375 J
Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước tăng nhiệt độ từ 25°C đến 100°C là:
Q = Q1 + Q2= 17250 + 471375 = 488625 J = 488,625 kJ
Đáp số: Q = 488,625 kJ
5. Một ấm đun nước bằng nhôm có khối lượng 250 g, chứa 2 kg nước, được đun trên bếp. Khi nhận được nhiệt lượng là 516,6 kJ thì ấm đạt đến nhiệt độ 80°C. Hỏi nhiệt độ ban đầu của ấm là bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là Cal = 920 J/kgK và Cn = 4190 J/kgK.
Giải:
Nhiệt lượng ấm nhôm đựng nước nhận được:
Q = m1cAl∆t + m2cn∆t = 0,25.920(80 - t) + 2,4190.(80 - t)
Nhiệt độ ban đầu của ấm nhôm:
0,25.920(80 – t) + 2,4190. (80 - t) = 516600
=> t = 20°C
Đáp số: t = 20°C
6. Một nhiệt lượng kế bằng thép có khối lượng 1,5 kg chứa 2 kg nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta cung cấp cho bình một nhiệt lượng 726,2 kJ thì nước sôi. Tìm nhiệt dung riêng của thép. Biết nhiệt dung riêng của nước là Cn = 4190 J/kgK.
Giải
Nhiệt lượng cần cung cấp cho nhiệt lượng kế tăng nhiệt độ từ 20°C đến 100°C là:
Q =m1cth∆t + m2cn∆t
Q = 1,5.cth(100 - 20) + 2 .4190 . (100 - 20)
Theo đề bài ta có:
1,5. cth(l 00 – 20) + 2.4190.(100 - 20) = 726200
=> cth = 465J / kgK
Đáp số: cth = 465J / kgK
7. Để có được 50 kg nước ở nhiệt độ 40°C, người ta phải đổ bao nhiêu kg nước đá ở 0oC vào bao nhiêu kg nước sôi ở 100°C?
Giải:
Gọi m1 = khối lượng nước đá cần đổ vào.
m2 = khối lượng nước sôi cần đổ vào.
Ta có khối lượng nước tổng cộng:
m1 + m2 = 50 kg (1)
Nhiệt lượng nước sôi tỏa ra bằng nhiệt lượng nước đá thu vào:
Qthu = Qtỏa
m1c.(t2 - t1) = m2c.(t1’ - t2)
m1(40 - 0) = m2 (100 - 40)
vậy 40.m1 = 60.m2
Từ (1) và (2), ta có:
=> m1 = 30kg; m2 = 20 kg.
Đáp số: m1 = 30kg; m2 = 20 kg
1. Phát biểu định nghĩa nội năng.
Trả lời:
Trong nhiệt động: lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
2. Nội năng của một lượng khí lí tưởng có phụ thuộc vào thể tích không? Tại sao?
Trả lời
Khi thể tích của vật thay đổi thì khoảng cách giữa các phân tử cấu tạo nên vật thay đổi làm cho thế năng tương tác giữa chúng thay đổi. Nội năng do đó phụ thuộc vào thể tích của vật.
3. Nhiệt lượng là gì? Viết công thức tính nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ của vật thay đổi. Nêu tên và đơn vị của các đại lượng trong công thức.
Trả lời
Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng. Nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiẹt, độ được tính bằng công thức:
Q = mc
tQ: Nhiệt lượng vật thu vào hay tỏa ra (J).
m: Khối lượng của vật (kg).
c: Nhiệt dung riêng của chất cấu tạo vật (J/kg.K)
t: Độ biến thiên nhiệt độ (°C hoặc K).4. Nội năng của một vật là:
A. Tổng động năng và thế năng của vật.
B. Tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật.
C. Tổng nhiệt năng và cơ năng mà vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt và thực hiện công.
D. Nhiệt lượng vật nhận được trong quá trình truyền nhiệt.
Đáp án: E
5. Câu nào sau đây nói về nội năng là không đúng?
A. Nội năng là một dạng năng lượng.
B. Nội năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
C. Nội năng là nhiệt lượng,
D. Nội năng của một vật có thể tăng lên, giảm đi.
Đáp án: C
6. Câu nào sau đây nói về nhiệt lượng là không đúng?
A. Nhiệt lượng là phần nội năng vật tăng lên khi nhận được nội năng từ vật khác.
B. Một vật lúc nào cũng có nội năng, do đó lúc nào cũng có nhiệt lượng.
C. Đơn vị của nhiệt lượng cũng là đơn vị của nội năng.
D. Nhiệt lượng không phải là nội năng.
Đáp án: B
7. Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 118 g nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75°C. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 0,92.103 J/kgK; của nước là 4,19.103 J/kgK; của sắt là 0,46.103 J/kgK.
Giải
8. Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước ở nhiệt độ 8,4°C. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192 g đã nung nóng tới 100°C vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại biết nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 21,5oC. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0.128.103 J/kgK.
Giải
Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra:
Q1 = m1c1(t1 - t)
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế hấp thu:
Q2 = m2c2(t – t2)
Nhiệt lương do nước hấp thụ:
Q3 = m3c3 (t – t2)
Khi cân bằng nhiệt:
Q1= Q2 + Q3
Suy ra:
c1 =
= 0,78.103 J/kgKĐáp số: c1 = 0,78.103 J/kgK
B/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
1. Hãy chứng tỏ nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật.
Trả lời:
Nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Mà nhiệt độ của vật càng cao thì động năng của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn và ngược lại. Mặt khác thế năng của các phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng, tức là liên quan tới thể tích của vật => nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích vật.
2. Hãy chứng tỏ nội năng của một lượng khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
Trả lời
Trong khí lí tưởng, các phân tử khí được coi như không có tương tác tức là không có thế năng, chỉ có động năng. Do đó khí lí tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
3. Hãy so sánh sự thực hiện công và sự truyền nhiệt: công và nhiệt lượng.
Trả lời
* Giống nhau: quá trình truyền nhiệt và thực hiện công đều làm thay đổi nội năng của hệ.
* Khác nhau:
- Trong quá trình thực hiện công có sự chuyên hóa các dạng năng lượng khác (Ví dụ: cơ năng) sang nội năng của hệ.
- Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển hóa các dạng năng lượng này sang các dạng năng lượng khác, chỉ có sự truyền nội năng từ vật này sang vật khác.
4. Một ấm bằng nhôm có khối lượng 250 g đựng 1,5 kg nước ở nhiệt độ 25°C. Tìm nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi nước trong ấm. Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là cAl = 920 J/kgK và cn = 4190 J/kgK.
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần cung cấp để ấm nhôm tăng nhiệt độ từ 25°C đến 100oC là:
Q1 = m1 Cal (t2-t1)
Q1 = 0,25.920.(100- 25) = 17250 J
Nhiệt lượng cần cung cấp để nước tăng nhiệt độ từ 25°C đến 100°C là:
Q2 = m2 cn (t2-t1)
Q2 = 1,5 . 4190 . (100 - 25) = 471 375 J
Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước tăng nhiệt độ từ 25°C đến 100°C là:
Q = Q1 + Q2= 17250 + 471375 = 488625 J = 488,625 kJ
Đáp số: Q = 488,625 kJ
5. Một ấm đun nước bằng nhôm có khối lượng 250 g, chứa 2 kg nước, được đun trên bếp. Khi nhận được nhiệt lượng là 516,6 kJ thì ấm đạt đến nhiệt độ 80°C. Hỏi nhiệt độ ban đầu của ấm là bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là Cal = 920 J/kgK và Cn = 4190 J/kgK.
Giải:
Nhiệt lượng ấm nhôm đựng nước nhận được:
Q = m1cAl∆t + m2cn∆t = 0,25.920(80 - t) + 2,4190.(80 - t)
Nhiệt độ ban đầu của ấm nhôm:
0,25.920(80 – t) + 2,4190. (80 - t) = 516600
=> t = 20°C
Đáp số: t = 20°C
6. Một nhiệt lượng kế bằng thép có khối lượng 1,5 kg chứa 2 kg nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta cung cấp cho bình một nhiệt lượng 726,2 kJ thì nước sôi. Tìm nhiệt dung riêng của thép. Biết nhiệt dung riêng của nước là Cn = 4190 J/kgK.
Giải
Nhiệt lượng cần cung cấp cho nhiệt lượng kế tăng nhiệt độ từ 20°C đến 100°C là:
Q =m1cth∆t + m2cn∆t
Q = 1,5.cth(100 - 20) + 2 .4190 . (100 - 20)
Theo đề bài ta có:
1,5. cth(l 00 – 20) + 2.4190.(100 - 20) = 726200
=> cth = 465J / kgK
Đáp số: cth = 465J / kgK
7. Để có được 50 kg nước ở nhiệt độ 40°C, người ta phải đổ bao nhiêu kg nước đá ở 0oC vào bao nhiêu kg nước sôi ở 100°C?
Giải:
Gọi m1 = khối lượng nước đá cần đổ vào.
m2 = khối lượng nước sôi cần đổ vào.
Ta có khối lượng nước tổng cộng:
m1 + m2 = 50 kg (1)
Nhiệt lượng nước sôi tỏa ra bằng nhiệt lượng nước đá thu vào:
Qthu = Qtỏa
m1c.(t2 - t1) = m2c.(t1’ - t2)
m1(40 - 0) = m2 (100 - 40)
vậy 40.m1 = 60.m2
Từ (1) và (2), ta có:
=> m1 = 30kg; m2 = 20 kg.Đáp số: m1 = 30kg; m2 = 20 kg
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.