Tuyển tập các bài toán Nhiệt học nâng cao luyện thi HSG lớp 9 môn Vật lý

TUYỂN TẬP CÁC BÀI TOÁN NHIỆT HỌC

LUYỆN THI HỌC SINH GIỎI LỚP 9 MÔN VẬT LÝ  

 

Bài 1: Trong một bình nhiệt lượng kế có chứa nước đá nhiệt độ t₁ = -5⁰C. Người ta đổ vào bình một lượng nước có khối lượng m = 0.5kg ở nhiệt độ t₂ = 80⁰C. Sau khi cân bằng nhiệt thể tích của chất chứa trong bình là V = 1,2 lít. Tìm khối lượng của chất chứa trong bình. Biết khối lượng riêng của nước và nước đá là D_n = 1000kg/m³ và D_d = 900kg/m³, nhiệt dung riêng của nước và nước đá là 4200J/kgK, 2100J/kgK, nhiệt nóng chảy của nước đá là 340000J/kg.

Giải:

Nếu đá tan hết thì khối lượng nước đá là:     

\({m_d} = V.{d_n} - m = 0,7(kg) \)

Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tan hết là:                                          

\(\begin{array}{l} {Q_1} = {m_d}{c_d}(0 - {t_1}) + \lambda {m_d}\\ \Rightarrow {Q_1} = 7350 = 238000 = 245350(J) \end{array}\)

Nhiệt lượng do nước toả ra khi hạ nhiệt độ từ 80⁰C đến 0⁰C là:

     \({Q_2} = m{c_m}({t_2} - 0) = 168000(J)\)      

Nhận xét do Q₂ < Q₁nên nước đá không tan hết nên trong bình tồn tại cả nước và nước đá. Suy ra nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là 0⁰C

Khối lượng nước đá đã tan là:  

\({m_{d\tan }} = \frac{{168000 - 7350}}{{340000}} = 0,4725kg\)

Sau khi cân bằng nhiệt:

Khối lượng nước trong bình là:  

\(\begin{array}{l} {m_n} = 0,5 + 0,4725 = 0,9725(kg)\\ \Rightarrow V = 0,9725l \end{array}\)

Thể tích nước đá trong bình là:

\({V_d} = V - {V_n} = 1,2 - 0,9725 = 0,0225l\)

Khối lượng nước đá trong bình là:

\({m_d}' = {V_d}.{D_d} = 0,2 - 475kg\)

Vậy khối lượng của chất trong bình là:

\(m = {m_n} + {m_d}' = 1,17725kg\)

 

Bài 2: Hai bình thông nhau chứa chất lỏng tới độ cao h. Bình bên phải có tiết diện không đổi là S. Bình bên trái có tiết diện là 2S tính tới độ cao h còn trên độ cao đó có tiết diện là S. Nhiệt độ của chất lỏng ở bình bên phải được giữ không đổi còn nhiệt độ chất lỏng ở bình bên trái tăng thêm  C. Xác định mức chất lỏng mới ở bình bên phải. Biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 1⁰C thì thể tích chất lỏng tăng thên â lần thể tích ban đầu. Bỏ qua sự nở của bình và ống nối.

 

Bài 3: Trong một cục nước đá lớn ở 0⁰C có một cái hốc với thể tích V = 160cm³ . Người ta rốt vào hốc đó 60g nước ở nhiệt độ 75⁰C. Hỏi khi nước nguội hẳn thì thể tích hốc rỗng còn lại bao nhiêu? Cho khối lượng riêng của nước và nước đá lần lượt là D_n = 1g/cm³,

D_d = 0,9g/cm³. Nhiệt nóng chảy của nước đá là: l = 3,36.10⁵ J/kg.

 

Bài 4: Trong một bình nhiệt lượng kế có chứa 200ml nước ở nhiệt độ ban đầu t₀=10⁰C. Để có 200ml nước ở nhiệt độ cao hơn 40⁰C, người ta dùng một cốc đổ 50ml nước ở nhiệt độ 60⁰C vào bình rồi sau khi cân bằng nhiệt lại múc ra từ bình 50ml nước. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với cốc bình và môi trường. Hỏi sau tối thiểu bao nhiêu lượt đổ thì nhiệt độ của nước trong bình sẽ cao hơn 40⁰C ( Một lượt đổ gồm một lần múc nước vào và một lần  múc nước ra)

 

Bài 5: Trong một xi lanh thẳng đứng dưới một pít tông rất nhẹ tiết diện S = 100cm²có chứa M = 1kg nước ở 0⁰C. Dưới xi lanh có một thiết bị đun công suất P = 500W. Sau bao lâu kể từ lúc bật thiết bị đun pít tông sẽ được nâng lên thêm h = 1m so với độ cao ban đầu? Coi chuyển động của pít tông khi lên cao là đều , hãy ước lượng vận tốc của pít tông khi đó. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/ kg K,nhiệt hoá hơi của nước là 2,25.10⁶J/kg, khối lượng riieng của hơi nước ở nhiệt độ 100⁰C và áp suất khí quyển là 0,6kg/m³. Bỏ qua sự mất mát nhiệt bởi xi lanh và môi trường.

 

Bài 6: Trong một bình thành mỏng thẳng đứng diện tích đáy S = 100cm³ chứa nước và nước đá ở nhiệt độ t₁= 0⁰C, khối lượng nước gấp 10 lần khối lượng nước đá. Một thiết bị bằng thép được đốt nóng tới t₂ = 80⁰C rồi nhúng ngập trong nước, ngay sau đó mức nước trong bình dâng lên cao thêm h = 3cm. Tìm khối lượng của nước lúc đầu trong bình biết rằng khi trạng thái cân bằng nhiệt được thiết lập trong bình nhiệt độ của nó là t = 5⁰C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kgK, của nước đá là 2100J/kgK, của thép là 500J/kgK. Nhiệt nóng chảy của nước đá là 330KJ/Kg , khối lượng riêng của thép là 7700kg/m³.

 

Bài 7: Một bình nhiệt lượng ké có diện tích đáy là S = 30cm² chứa nước (V= 200cm³) ở nhiệt độ T₁= 30⁰C. Người ta  thả vào bình một cục nước đá có nhiệt độu ban đầu là T₀ = 0⁰C, có khố lượng m= 10g. Sau khi cân bằng nhiệt mực nước trong bình nhiệt lượng kế đã thay đổi bao nhiêu so với khi vừa thả cục nước đá? Biết rằng khi nhiệt độ tăng 1⁰Cthì thể tích nước tăng b= 2,6.10^-3 lần thể tích ban đầu. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bình và môi trường. Nhiệt dung của nước và nhiệt nóng chảy của nước đá lần lượt là: C= 4200J/kgK, l =330kJ/kg.

 

Bài 8: Trong một bình thí nghiệm có chứa nước ở 0⁰C. Rút hết không khí ra khỏi bình, sự bay hơi của nước sảy ra khi hoá đá toàn bộ nước trong bình. Khi đó bao nhiêu phần trăm của nước đã hoá hơi nếu không có sự truyền nhiệt từ bên ngoài bình. Biết rằng ở 0⁰C 1kg nước hoá hơi cần một nhịêt lượng là 2543.10³J và để 1kg nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 0⁰C cần phải cung cấp lượng nhiệt là 335,2.10³J.

---Để xem tiếp nội dung Chuyên đề Tuyển tập các bài toán Nhiệt học nâng cao luyện thi HSG lớp 9 môn Vật lý, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

 

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Tuyển tập các bài toán Nhiệt học nâng cao luyện thi HSG lớp 9 môn Vật lý. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào website hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Lý thuyết bổ trợ và nâng cao chương 1 Điện Học môn Vật lý 9

• Hệ thống câu hỏi trắc nghiệm chương Điện- Điện Từ Vật lý 9

• Bồi dưỡng kiến thức Vật lý 9 chủ đề Quang Học

​Chúc các em học tập tốt !