Bài 7. Bài tập vật lí nhiệt
1. Cấu trúc chất
Ba thể của chất: Rắn, Lỏng, Khí
Đặc điểm:
- Rắn: Hình dạng và thể tích xác định, khoảng cách phân tử nhỏ, lực tương tác mạnh
- Lỏng: Thể tích xác định, hình dạng theo bình chứa, khoảng cách phân tử lớn hơn rắn
- Khí: Thể tích và hình dạng theo bình chứa, khoảng cách phân tử rất lớn
Chuyển thể:
- Nóng chảy: Rắn → Lỏng
- Đông đặc: Lỏng → Rắn
- Bay hơi: Lỏng → Khí (mặt thoáng)
- Ngưng tụ: Khí → Lỏng
- Thăng hoa: Rắn → Khí
2. Nội năng và định luật I nhiệt động lực học
Nội năng (U): Tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử
Định luật I:
$$ΔU = Q + A$$
Trong đó:
- ΔU: độ biến thiên nội năng
- Q: nhiệt lượng vật nhận được (+), tỏa ra (-)
- A: công vật nhận được (+), thực hiện (-)
3. Nhiệt lượng
Công thức tính nhiệt lượng:
Nóng lên: $$Q = mcΔt$$
Nóng chảy: $$Q = mL$$ (L: nhiệt nóng chảy riêng)
Hóa hơi: $$Q = mL$$ (L: nhiệt hóa hơi riêng)
Cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu
4. Các đại lượng đặc trưng
Nhiệt độ: Đại lượng đặc trưng cho mức độ nóng lạnh
Nhiệt dung riêng (c): Nhiệt lượng để 1kg chất tăng 1°C
- Nước: 4200 J/kg.K
- Đồng: 380 J/kg.K
- Nhôm: 880 J/kg.K
- Sắt: 460 J/kg.K
Nhiệt nóng chảy riêng (λ):
- Nước đá: 3,34.10⁵ J/kg
- Đồng: 1,34.10⁵ J/kg
- Nhôm: 3,97.10⁵ J/kg
Nhiệt hóa hơi riêng (L):
- Nước: 2,26.10⁶ J/kg
- Rượu: 0,85.10⁶ J/kg
Dạng 1: Câu hỏi lý thuyết tổng hợp
Phương pháp:
- Nắm vững lý thuyết cơ bản
- Phân biệt các khái niệm
- Hiểu bản chất các hiện tượng
Giải:
Không thay đổi. Nhiệt lượng cung cấp dùng để phá vỡ liên kết phân tử, không làm tăng nhiệt độ.
Dạng 2: Bài toán cân bằng nhiệt
Phương pháp:
- Xác định vật thu nhiệt, vật tỏa nhiệt
- Lập phương trình cân bằng: Q_tỏa = Q_thu
- Chú ý các giai đoạn nếu có chuyển thể
Giải:
Nước 50°C → 0°C: Q1 = 0,3.4200.50 = 63000J
Nước đá 0°C nóng chảy: Q2 = 0,2.3,34.10⁵ = 66800J
Vì Q1 < Q2 nên nước đá không tan hết, nhiệt độ cuối = 0°C
Dạng 3: Bài toán có hóa hơi
Phương pháp:
- Liệt kê các giai đoạn
- Tính nhiệt từng giai đoạn
- Áp dụng Q = mcΔt, Q = mL
Giải:
Nước 20°C → 100°C: Q1 = 1.4200.80 = 336000J
Nước 100°C hóa hơi: Q2 = 1.2,26.10⁶ = 2260000J
Tổng: Q = 2596000J
Luyện tập trắc nghiệm
1 / 17Khoảng cách giữa các phân tử trong chất rắn so với chất khí: