Vật Lý 8: Công Thức Tính Nhiệt Lượng SBT - Hướng Dẫn Chi Tiết Và Dễ Hiểu

Dưới đây là tổng hợp các công thức và bài tập tính nhiệt lượng trong môn Vật lý lớp 8, được trích từ sách bài tập (SBT) và các nguồn tài liệu học tập phổ biến.

Công Thức Tính Nhiệt Lượng

Công thức tính nhiệt lượng được cung cấp trong chương trình Vật lý 8 như sau:

\[ Q = mc\Delta t \]

Trong đó:

• Q: Nhiệt lượng (J)
• m: Khối lượng của vật (kg)
• c: Nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)
• \(\Delta t\): Độ biến thiên nhiệt độ (\(^\circ\)C hoặc K)

Bài Tập Minh Họa

1. Bài 24.2 SBT Vật Lý 8

   Đề bài: Để đun nóng 5 lít nước từ 20°C lên 40°C cần bao nhiêu nhiệt lượng?

   Tóm tắt:

   V	= 5 lít
   m	= 5 kg
   t1	= 20°C
   t2	= 40°C
   cnước	= 4200 J/kg.K
   Q	= ?

   Lời giải:

   
   \[ Q = mc\Delta t = 5 \times 4200 \times (40 - 20) = 420000 J = 420 kJ \]

   Vậy nhiệt lượng cần để đun nóng 5 lít nước từ 20°C lên 40°C là 420 kJ.

2. Bài 24.3 SBT Vật Lý 8

   Đề bài: Người ta cung cấp cho 10 lít nước một nhiệt lượng là 840 kJ. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu độ?

   V	= 10 lít
   m	= 10 kg
   cnước	= 4200 J/kg.K
   Q	= 840000 J
   \(\Delta t\)	= ?

   
   \[ \Delta t = \frac{Q}{mc} = \frac{840000}{10 \times 4200} = 20°C \]

   Vậy nhiệt độ của nước tăng thêm 20°C.

3. Bài 24.4 SBT Vật Lý 8

   Đề bài: Một ấm nhôm khối lượng 400g chứa 1 lít nước. Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để đun sôi nước, biết nhiệt độ ban đầu của ấm và nước là 20°C.

   Vnc	= 1 lít
   mnc	= 1 kg
   mấm	= 0.4 kg
   t0	= 20°C
   cnước	= 4200 J/kg.K
   cnhôm	= 880 J/kg.K
   t	= 100°C
   Q	= ?

   
   \[ Q = Q_{ấm} + Q_{nước} \]
   \[ = m_{ấm}c_{ấm}(t - t_{0}) + m_{nc}c_{nc}(t - t_{0}) \]
   \[ = 0.4 \times 880 \times (100 - 20) + 1 \times 4200 \times (100 - 20) \]
   \[ = 28160 + 336000 = 364160 J \]

   Vậy nhiệt lượng tối thiểu để đun sôi nước là 364160 J.

Các bài tập trên là những ví dụ điển hình giúp học sinh hiểu rõ hơn về cách áp dụng công thức tính nhiệt lượng trong các bài toán thực tế. Chúng giúp củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải bài tập môn Vật lý lớp 8.

Trong chương trình Vật lý lớp 8, công thức tính nhiệt lượng là một phần quan trọng giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm liên quan đến nhiệt học. Dưới đây là các kiến thức lý thuyết cơ bản về công thức tính nhiệt lượng.

1.1 Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là một dạng năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác do sự chênh lệch nhiệt độ giữa chúng. Nhiệt lượng được ký hiệu là \( Q \) và được đo bằng đơn vị Joule (J).

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt lượng

Nhiệt lượng mà một vật thu vào hoặc tỏa ra phụ thuộc vào ba yếu tố chính:

• Khối lượng của vật (m)
• Độ thay đổi nhiệt độ của vật (\( \Delta t \))
• Chất cấu tạo nên vật, được biểu thị qua nhiệt dung riêng (c)

1.3 Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1°C. Nhiệt dung riêng được ký hiệu là \( c \) và đơn vị là J/kg.K.

1.4 Công thức tính nhiệt lượng

Công thức tính nhiệt lượng được biểu diễn như sau:

\[ Q = mc\Delta t \]

Trong đó:

• \( Q \): Nhiệt lượng (J)
• \( m \): Khối lượng của vật (kg)
• \( c \): Nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)
• \( \Delta t \): Độ biến thiên nhiệt độ (°C hoặc K)

1.5 Bảng nhiệt dung riêng của một số chất

1.6 Các lưu ý khi sử dụng công thức tính nhiệt lượng

• Đơn vị của khối lượng phải được đổi về kg.
• Đơn vị của nhiệt lượng ngoài J còn có thể là kJ, calo, Kcalo.
• Khi vật là chất lỏng và bài toán cho biết thể tích, cần tính khối lượng theo công thức \( m = V \cdot D \), trong đó \( V \) là thể tích (m³) và \( D \) là khối lượng riêng (kg/m³).

Trong phần này, chúng ta sẽ đi vào các bài tập cụ thể trong sách bài tập Vật lý lớp 8 liên quan đến công thức tính nhiệt lượng. Các bài tập này giúp học sinh áp dụng lý thuyết vào thực tế và củng cố kiến thức đã học.

2.1 Bài 24.1: So sánh độ tăng nhiệt độ của các cốc

Đề bài: Cho hai cốc nước có cùng khối lượng nhưng khác nhau về chất liệu và nhiệt độ ban đầu. Hãy so sánh độ tăng nhiệt độ của hai cốc nước sau khi cùng nhận một nhiệt lượng như nhau.

1. Tính nhiệt lượng thu vào của mỗi cốc: \( Q = mc\Delta t \)
2. So sánh \( \Delta t \) của hai cốc với các thông số đã cho.

2.2 Bài 24.2: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun nước

Đề bài: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 kg nước từ nhiệt độ ban đầu là 20°C. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

1. Xác định độ tăng nhiệt độ: \( \Delta t = 100°C - 20°C = 80°C \)
2. Tính nhiệt lượng: \[ Q = mc\Delta t = 2 \times 4200 \times 80 = 672,000 J \]

2.3 Bài 24.3: Tính nhiệt dung riêng của kim loại

Đề bài: Một miếng kim loại có khối lượng 500g, được nung nóng đến 100°C rồi nhúng vào 200g nước ở 20°C. Nhiệt độ cuối cùng của hệ là 25°C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

1. Tính nhiệt lượng nước thu vào: \[ Q_{nước} = m_{nước} c_{nước} \Delta t_{nước} = 0.2 \times 4200 \times (25 - 20) = 4200 J \]
2. Tính nhiệt lượng kim loại tỏa ra: \( Q_{kl} = Q_{nước} \)
3. Tính nhiệt dung riêng của kim loại: \[ c_{kl} = \frac{Q_{kl}}{m_{kl} \Delta t_{kl}} = \frac{4200}{0.5 \times (100 - 25)} = 112 J/kg.K \]

2.4 Bài 24.4: Tính công và công suất của búa máy

Đề bài: Một búa máy có khối lượng 1500 kg rơi từ độ cao 5 m xuống đập vào một khối kim loại. Tính công và công suất của búa máy, biết thời gian va chạm là 0.2 giây.

1. Tính công của búa máy: \[ A = mgh = 1500 \times 9.8 \times 5 = 73500 J
2. Tính công suất: \[ P = \frac{A}{t} = \frac{73500}{0.2} = 367500 W \]

2.5 Bài 24.5: Nhiệt lượng thu vào trong mỗi phút

Đề bài: Một ấm đun nước điện có công suất 1000 W, đun sôi nước trong 10 phút. Tính nhiệt lượng mà nước thu vào trong mỗi phút.

1. Tính tổng nhiệt lượng thu vào: \[ Q_{tổng} = P \times t = 1000 \times 600 = 600,000 J
2. Tính nhiệt lượng thu vào mỗi phút: \[ Q_{phút} = \frac{Q_{tổng}}{10} = 60,000 J/phút

2.6 Bài 24.6: Đường biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ

Đề bài: Vẽ đường biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ của một chất lỏng khi được đun nóng liên tục từ 0°C đến 100°C trong vòng 10 phút.

1. Chia thời gian thành các khoảng đều nhau, mỗi khoảng 1 phút.
2. Tính nhiệt độ tăng thêm trong mỗi phút, dựa trên công suất của nguồn nhiệt và nhiệt dung riêng của chất lỏng.
3. Vẽ đồ thị nhiệt độ theo thời gian.

Trong phần này, chúng ta sẽ cùng nhau giải quyết một số bài tập nâng cao về công thức tính nhiệt lượng trong chương trình Vật lý lớp 8. Các bài tập này sẽ giúp bạn nắm vững kiến thức và phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề một cách chi tiết và rõ ràng.

3.1 Bài tập 1: Tính nhiệt lượng của hỗn hợp

Đề bài: Cho 200g nước ở nhiệt độ 90°C trộn với 300g nước ở nhiệt độ 30°C. Tính nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

1. Xác định nhiệt lượng của nước nóng tỏa ra: \[ Q_{nóng} = m_{nóng} \cdot c \cdot (t_{nóng} - t_{cuối}) \]
2. Xác định nhiệt lượng của nước lạnh thu vào: \[ Q_{lạnh} = m_{lạnh} \cdot c \cdot (t_{cuối} - t_{lạnh}) \]
3. Đặt \( Q_{nóng} = Q_{lạnh} \): \[ 0.2 \cdot 4200 \cdot (90 - t_{cuối}) = 0.3 \cdot 4200 \cdot (t_{cuối} - 30) \]
4. Giải phương trình để tìm \( t_{cuối} \): \[ 0.2 \cdot (90 - t_{cuối}) = 0.3 \cdot (t_{cuối} - 30) \] \[ 18 - 0.2t_{cuối} = 0.3t_{cuối} - 9 \] \[ 27 = 0.5t_{cuối} \] \[ t_{cuối} = 54°C \]

3.2 Bài tập 2: Tính nhiệt dung riêng của một kim loại

Đề bài: Một miếng kim loại có khối lượng 400g được nung nóng đến 200°C rồi nhúng vào 500g nước ở 20°C. Nhiệt độ cuối cùng của hệ là 25°C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

1. Tính nhiệt lượng nước thu vào: \[ Q_{nước} = m_{nước} \cdot c_{nước} \cdot \Delta t_{nước} \] \[ Q_{nước} = 0.5 \cdot 4200 \cdot (25 - 20) = 10500 J \]
2. Tính nhiệt lượng kim loại tỏa ra: \[ Q_{kl} = Q_{nước} \]
3. Tính nhiệt dung riêng của kim loại: \[ c_{kl} = \frac{Q_{kl}}{m_{kl} \cdot \Delta t_{kl}} \] \[ c_{kl} = \frac{10500}{0.4 \cdot (200 - 25)} = 70 J/kg.K \]

3.3 Bài tập 3: Tính công và công suất của thiết bị

Đề bài: Một máy bơm có công suất 2000 W được sử dụng để bơm nước từ độ sâu 10 m lên một bể chứa. Tính thời gian cần thiết để bơm 500 kg nước. Biết hiệu suất của máy bơm là 80%.

1. Tính công cần thiết để bơm nước: \[ A = m \cdot g \cdot h = 500 \cdot 9.8 \cdot 10 = 49000 J \]
2. Tính công thực tế máy bơm cần cung cấp (do hiệu suất): \[ A_{thực} = \frac{A}{\eta} = \frac{49000}{0.8} = 61250 J \]
3. Tính thời gian cần thiết: \[ t = \frac{A_{thực}}{P} = \frac{61250}{2000} = 30.625 s \]

Nhiệt dung riêng là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng hấp thụ nhiệt của một chất. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của 1kg chất đó lên 1 độ C (hoặc 1 K). Dưới đây là bảng nhiệt dung riêng của một số chất thường gặp:

Việc nắm rõ nhiệt dung riêng của các chất giúp chúng ta tính toán và ứng dụng vào các bài toán thực tế liên quan đến nhiệt lượng và sự thay đổi nhiệt độ. Ví dụ, để đun sôi một lượng nước nhất định, ta cần biết nhiệt dung riêng của nước để tính toán nhiệt lượng cần cung cấp.