Sáng kiến kinh nghiệm ''Phương pháp giải bài tập Vật lí định lượng - Phần nhiệt học'' Lớp 8 - Năm học 2008-2009 - Huỳnh Minh Trọng

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
 1/ Yêu cầu:
	Trong tình hình hiện nay số học sinh học nhưng không giải bài tập chiếm tỉ lệ rất cao kể cả học sinh giỏi. Còn lại một bộ phận học sinh khác thì giải bài tập nhưng lại không biết cách trình bày, đặc biệt là học sinh học môn vật lý 8. Tuy vậy khi bồi dưỡng học sinh giỏi cũng như tự chọn thì đòi hỏi kĩ năng giải bài tập cũng như kiến thức vật lý rất cao. Sau khi rời khỏi bật THCS đi vào phổ thông trung học thì học sinh rất cần kĩ năng vận dụng, nhận định hiện tượng, sử dụng kiến thức linh hoạt để đi giải các bài tập định lượng.
 2/ Thực trạng ban đầu:
	Kể từ năm vào ngành giáo dục đến nay trong chương trình bồi dưỡng thường xuyên chu kỳ 1996 - 2000 có phần cấu tạo chất chuyển động phân tử Brao. Nội dung này học sinh THCS có được học thời lượng ít, nội dung bị giảm tải kiến thức đã hạn chế lại còn hạn chế hơn dẫn đến việc áp dụng kiến thức để đi giải thích hiện tượng tự nhiên vật lý bị hạn chế đặc biệt là học sinh có nguyện vọng học giỏi bộ môn này tiếp tục học lên trên thì bị hạn chế lại là nhiều hơn người chịu thiệt thòi nhất là học sinh nông thôn.
 3/ Các giải pháp khi chưa có đề tài này:
	Khi chưa có đề tài này bồi dưỡng học sinh giỏi hoặc dạy tự chọn cho học sinh bản thân dùng đồ thị biểu diễn sự tỏa nhiệt, thu nhiệt, lồng ghép công thức vào đồ thị để tiến hành giới thiệu với học sinh.
	a) Công thức về sự truyền nhiệt lượng.
	b) Phương trình cân bằng nhiệt.
	c) Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu.
	d) Hiệu suất quá trình truyền nhiệt.
	Khi đến quá trình chuyển thể thì học sinh hoàn toàn mơ hồ không hiểu sự chuyển thể xảy ra thế nào, nhiệt lượng cung cấp cho vật ra làm sao, bản chất của hiện tượng này thế nào. Ví dụ chẳng hạn như:
VD: Dẫn hơi nước 1000C vào một bình chứa nước ở 200C dưới áp suất bình thường.
 a) Khối lượng nước trong bình tăng bao nhiêu lần khi nhiệt độ của nó đạt tới 1000C.
 b) Khi nhiệt độ đã đạt 1000C, nếu tiếp tục dẫn hơi nước ở 1000C vào bình thì có thể làm cho nước trong bình có thể sôi được không? Cho nhiệt dung riêng của nước C = 4200J/Kg.K, nhiệt hóa hơi của nước L = 2,3.106J/Kg.
Bài giải:
	a) Gọi m là khối lượng nước ban đầu trong bình.
	 m’ là khối lượng hơi nước dẫn vào tới khi nhiệt độ nước lên tới 1000C.
	Nhiệt lượng hấp thu:
	Q1 = m.c (t1 – t)
	Nhiệt lượng hơi tỏa ra là:
	Q2 = L.m’
	Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:
 	m.c (t1 – t) = L.m’
	Hay: 
	Vậy lượng nước trong bình đã tăng lên 1,15 lần.
	b)Nước không thể sôi được 1000C là trạng thái cân bằng nhiệt, nước không hấp thụ thêm được nhiệt để hóa hơi.
	Những hạn chế và nguyên nhân hạn chế khi chưa có đề tài đề tài này:
	Học sinh hoàn toàn không biết đầy đủ về sự chuyển thể của chất diễn ra như thế nào, bản chất của quá trình này là gì? Dẫn đến không biết vận dụng hoặc vận dụng giải bài tập thì mơ hồ không biết quá trình diễn biến xãy ra như thế nào do đó không giải được cho dù bài tập rất cơ bản, đơn giản.
 II. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
1)Cơ sở khoa học:
	Mọi vật tồn tại ở xung quanh ta ở ba thể: Thể rắn, lỏng, khí. Khi thu nhiệt chất rắn có thể tăng nhiệt độ rồi nóng chảy (chuyển từ rắn sang lỏng), chất lỏng nếu được cung cấp nhiệt lượng tăng nhiệt độ rồi hóa hơi( chuyển từ lỏng sang khí). Ngược lại tỏa nhiệt lượng thì các chất hạ nhiệt độ chuyển thể từ hơi sang lỏng rồi sang rắn. Điều đáng lưu ý là chất nóng chảy hoặc hóa hơi ở nhiệt độ nào thì quá trình ngược lại: Ngưng tụ và đông đặc cũng ở tại nhiệt độ đó.
	Điêù đáng lưu ý thứ hai là: Trong suốt quá trình chuyển thể từ rắn sang lỏng, từ lỏng sang hơi, mặt dù cung cấp nhiệt lượng nhưng nhiệt độ không thay đổi.
	Ta có thể tóm tắc quá trình trên bằng sơ đồ sau:
 t0C	
F
D
E
B
C
t2
A
t1
 0 5 10 15 20 22 T(phút)
Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ để một chuyển thể theo thời gian:
t1: Nhiệt độ ban đầu.
t2: Nhiệt độ nóng chảy (nhiệt độ đông đặc).
t1: Nhiệt độ hoá hơi (ngưng tụ).
	BC : Ứng với quá trình nóng chảy.
	DE : Ứng với quá trình hoá hơi (ngưng tụ).
 Nóng chảy Hoá hơi
 Thu nhiệt Thu nhiệt
	Tăng nhiệt độ t1 t2 Tăng nhiệt độ t1 t2 
 Q = m.c ( t2 -t1 ) Q = m.c ( t2 -t1 )
Nóng chảy : Hoá hơi :
 Q = .m Q = L.m
( : Nhiệt lượng nóng chảy của (L :Nhiệt lượng hoá hơi của 1kg một
1kg một chất) chất ở nhiệt độ sôi)
 LỎNG
 Qthu = Qtoả
 RẮN
 KHÍ
 Qthu = Qtoả
 Toả nhiệt Toả nhiệt
	Hạ nhiệt độ từ t2 về t1 Hạ nhiệt độ từ t2 về t1
 Q = m.c ( t2 - t1 ) Q = m.c ( t2 - t1 )
Đông đặc : Ngưng tụ :
 Q = .m Q = L.m
( : Nhiệt lượng toả ra khi (L : Nhiệt lượng toả ra khi ngưng tụ 
1kg một chất sang đông đặc) của 1kg một chất ở nhiệt độ ngưng tụ )
 Đông đặc Ngưng tụ
2)Áp dụng giải bài tập :	
A1. MỘT SỐ BÀI TẬP VỀ TRAO ĐỔI NHIỆT THÔNG THƯỜNG
1)Kỹ năng giải bài tập :
	a)Đọc đề hình dung hiện tượng trao đổi nhiệt xảy ra xác định rõ công thức Q thu vào và Q toả ra để áp dụng cho từng vật trong quá trình trao đổi nhiệt.
	b)Quá trình trao đổi, nhiệt hao phí không đáng kể thì ta viết phương trình cân bằng nhiệt.
	Qtoả 1 + Qtoả 2 + ..... = Qthu 1 + Qthu 2 + .... 
	Quá trình trao đổi nhiệt hao phí là đáng kể thì phải dùng công thức tính hiệu suất : 
	c)Sau khi hoàn thành phương trình cân bằng nhiệt thì ta suy ra đại lượng cần tìm tuỳ theo yêu cầu bài toán.
2)Bài toán :
Bài 1 : Người ta thả một thỏi đồng nặng 0,4kg ở nhiẹt độ t1 = 800C vào 0,25kg nước ở nhiệt độ t2 = 180C. Hãy xác định nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt. Cho nhiệt dung riêng của đồng là C1 = 400J/Kg.K, của nước là C2 = 4200J/Kg.K.
 Bài giải :
Gọi m1 và m2 lần lượt là khối lượng của đồng và nước. 
 t0C là nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt.
Nhiệt lượng đồng toả ra : Q1 = m1.C1(t1 – t)
Nhiệt lượng nước thu vào : Q2 = m2.C2(t – t2)
Khi có cân bằng nhiệt : Q1 = Q2
 	Q1 = m1.C1 (t1 – t) = m2.C2 (t – t2)
Vậy nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 260C.
Bài 2 : Một thỏi đồng 450g được nung nóng đến 2300C rồi thả vào một chậu nhôm khối lượng 250g chứa nước cùng có nhiệt độ t2 = 250C. Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ là t= 300C. Tìm khối lượng nước trong chậu. Biết nhiệt dung riêng của đồng, nhôm, nước lần lượt là : C1 = 380J/Kg.K ; C2 = 880J/Kg.K ; C3 = 4200J/Kg.K 
Bài giải :
Gọi m1, m2, m3 lần lượt là khối lượng của đồng, nhôm và nước.
Nhiệt lượng đồng toả ra : Q1 = m1.C1(t1 – t)
Nhiệt lượng chậu nhôm thu : Q2 = m2.C2(t – t2)
Nhiệt lượng nước thu vào: Q3 = m3.C3(t – t2)
Khi có cân bằng nhiệt : Qtoả = Qthu
Tức là : Q1 = Q2 + Q3
	Hay : m1.C1(t1 – t) = m2.C2(t – t2) + m3.C3(t – t2)
 = 1,58 (kg)
Bài 3 : Một ấm nhôm khối lượng 150g chứa 1 lít nước ở 200C
a)Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước nói trên. Biết nhiệt dung
riêng của nhôm, nước lần lượt là : C1 = 880J/Kg.K ; C2 = 4200J/Kg.K .
b)Tính lượng củi khô cần để đun sôi lượng nước nói trên. Biết năng suất toả nhiệt của củi khô là 107J/Kg, hiệu suất của bếp là 30%.
Bài giải :
a)Gọi khối lượng của ấm nhôm và nước lần lược là m1 và m2, ta có :
Nhiệt lượng của ấm nhôm thu : Q1 = m1.C1 (t – t1)
Nhiệt lượng của nước thu : Q2 = m2.C2 (t – t1)
Nhiệt lượng cần cung cấp là : Q = Q1 + Q2 = (m1.C1 + m2 + C2) (t – t1)
	 Q = 353 600(J) = 353,6 KJ
 b)Gọi Q’ là nhiệt lượng củi khô cung cấp :
	Q’ = q.m (q là năng suất toả nhiệt của củi khô)
	 Mặt khác : 
 Vậy lượng củi khô cần dùng là : 0,118 Kg
Bài 4 : a)Một ấm nhôm khối lượng m1 = 250g chứa 1,5 lít nước ở t1 = 200C. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước nói trên. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước lần lượt là : C1 = 880J/Kg.K ; C2 = 4200J/Kg.K. 
b)Tính lượng dầu cần dùng. Biết hiệu suất khi đun nước là 30%, năng suất toả nhiệt của dầu là q = 44.106J/Kg.
Bài giải :
a)Nhiệt lượng của ấm nhôm thu là: Q1 = m1.C1 (t2 – t1)
Nhiệt lượng của nước thu là : Q2 = m2.C2 (t2 – t1)
Nhiệt lượng cần cung cấp để nước trong ấm sôi là :
 	Q = Q1 + Q2 = (m1.C1 + m2 + C2) (t2 – t1)
	Q = (220 + 6300).80 = 521 600 (J)
	b)Gọi Q’ là nhiệt lượng do dầu tỏa ra : Q’ = m.q
	Mặt khác :
 m’ = 39,5(g)
B1. MỘT SỐ BÀI TẬP TRAO ĐỔI NHIỆT NÂNG CAO
Bài 5:
Một hỗn hợp gồm ba chất lỏng không tác dụng hóa học với nhau có khối lượng lần lượt là : m1 = 1kg, m2 = 2kg, m3 = 3kg. Biết nhiệt dung riêng và nhiệt độ của chúng lần lượt là : C1 = 2000J/Kg.K, t1 = 100C ; C2 = 4000J/Kg.K, t2 = 100C ; C3 = 3000J/Kg.K, t3 = 500C. Hãy tìm :
a)Nhiệt độ của hỗn hợp khi có cân bằng nhiệt.
b)Nhiệt lượng để làm nóng hỗn hợp từ điều kiện ban đầu đến 300C.
Bài giải :
a)Nhiệt lượng của chất thứ ba tỏa ra là: Q3 = m3.C3 (t3 – t)
Nhiệt lượng của chất thứ nhất thu là : Q1 = m1.C1 (t – t1)
Nhiệt lượng của chất thứ hai thu là : Q2 = m2.C2 (t – t1)
Khi có cân bằng nhiệt thì : Q3 = Q1 + Q2
Hay : m3.C3 (t3 – t) = m1.C1 (t – t1) + m2.C2 (t – t1)
b)Nhiệt lượng cần để đưa hỗn hợp trên lên 300C = t’
Q = Q’1 + Q’2 + Q’3
	Trong đó : Q’1 = m1.C1(t’ – t)
Q’2 = m2.C2(t’ – t)
Q’3 = m3.C3(t’ – t)
Q = (m1 .C1 + m2 .C2 + m3 .C3)(t’ – t)
Q = (1.2000 + 2. 4000 + 3.3000).
	Lưu ý : Với bài toán trên ta tiến hành giải thông thường, nhưng loại toán nầy lại thường gặp bài toán cần phải có bước nhận định trước rồi mới tiến hành giải.
Bài 6:
Thả 300g sắt ở nhiệt độ 100C và 400g đồng ở nhiệt độ 250C vào 200g nước ở nhiệt độ 200C.
a) Hãy cho biết vật nào tỏa nhiệt, vật nào thu nhiệt.
b)Tính nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt. Cho biết nhiệt dung riêng của sắt, nhôm, nước lần lượt là : C1 = 460J/Kg.K, C2 = 400J/Kg.K, C3 = 4200J/Kg.K.
Bài giải :
Nếu t1>t2>t3, ta lấy t2 làm mốc để phán đoán quá trình trao đổi nhiệt xảy ra.
a)Nhiệt độ sắt thu vào để tăng từ t1 = 100C đến t2 = 200C.
	Q1 = m1.C1 (t – t1) = 0,3.460 (20 – 10) = 1380 (J)
Nhiệt lượng do đồng tỏa ra để hạ từ t3 = 250C đến t2 = 200C :
Q3 = m3.C3 (t3 – t2) = 0,4.400 (25 – 20) = 800 (J)
Ta thấy : Q1>Q3, nên nhiệt độ cuối cùng khi có cân bằng nhiệt là t, thì t1<t<t2. nghĩa là sắt và đồng thu nhiệt lượng, còn nước tỏa nhiệt lượng.
b)Gọi t là nhiệt độ cân bằng : Q1 = Q2 + Q3
Hay : m1.C1 (t – t1) = m2.C2 (t2 – t) + m3.C3 (t3 – t2) 
Bài 7: Một nhiệt lượng kế khối lượng m1 = 100g chứa một lượng m2 = 500g ở cùng một nhiệt độ t = 150C, người ta thả vào đó m = 150g hỗn hợp bột nhôm và thiếc đã được đun tới t2 = 1000C, khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ là 170C. Tính khối lượng m3 của nhôm, m4 của thiếc có trong hỗn hợp. Biết nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế, nước, nhôm, thiếc lần lượt là : C1 = 460J/Kg.K, C2 = 4200J/Kg.K, C3 = 900J/Kg.K, C4 = 230J/Kg.K.
Bài giải :
Nhiệt lượng do bột nhôm và thiếc tỏa ra là :
Nhôm : Q3 = m3.C3 (t2 – t) 
	Thiếc : Q4 = m4.C4 (t2 – t) 
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước hấp thụ là :
Nhiệt lượng kế : Q1 = m1.C1 (t – t1) 
Nước : Q2 = m2.C2 (t – t1) 
Khi có cân bằng nhiệt thì : Q1 + Q2 = Q3 +Q4
Hay : m1.C1 (t – t1) +m2.C2 (t – t1) = m3.C3 (t2 – t) + m4.C4 (t2 – t) 
(m1.C1 +m2.C2) (t – t1) = (m3.C3 + m4.C4) (t2 – t) 
 900m3 +2300m4 = 21,7 (1)
Mặt khác : m3 + m4 ... đến khi tăng nhiệt độ đến 00C:
 	Q2 = m2.C2 (0 – t) 
	Nhiệt lượng cần thiết để nước đá nóng chảy hoàn toàn :
	Q3 = .m2
	Nhiệt lượng của nước đá thu vào do nước tỏa ra để tăng nhiệt độ đến 250C :
	Q4 = m2.C1 (0 – t) 
	Khi có cân bằng nhiệt : Q1 = Q2 + Q3 + Q4
	 (1)
	Mặt khác ta có : m1 + m2 = 50(Kg) (2)
	Giải hệ phương trình trên ta được : m1 = 37,8(Kg) ; m2 = 12,2(kg)
	Bài 10 :
 a)Tính nhiệt lượng do 500g nước ở 300C tỏa ra khi nhiệt độ của nó hạ xuống 00C. Biết nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200J/Kg.K.
	b)Để biến lượng nước trên thành nước đá, người ta bỏ bvào nước trên một khối đá ở -100C. Tính lượng nước đá tối thiểu cần dùng. Biết nhiệt dung riêng của nước đá C2 = 2000J/Kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá = 3,4.105J/kg.
Bài giải :
	a) Nhiệt lượng do nước ở 300C tỏa ra khi nhiệt độ của nó hạ xuống 00C là :
	Q1 = m1.C1 (t1 – t2) = 63 000 (J)
	Khi lượng nước trên ở 300C thành đá ở 00C nó tỏa ra một nhiệt lượng :
	Q = Q1 + .m1 = 63 000 + 3,4.105.0,5 = 233 000 (J)
	Nhiệt lượng này được nước đá ở -100C nhận vào để tăng nhiệt độ đến 00C :
	Q = m2.C2 (t2 – t3) 
	Vậy tối thiểu phải dùng 11,65 Kg nước đá ở -100C làm đông đặc 500g nước ở 300C.
	Bài 11 : Người ta trộn m1 = 500g nước đá, m2 = 50g nước cùng nhiệt độ t1 = 00C vào một xô nước ở nhiệt độ 500C, khối lượng tổng cộng của chúng là m =2Kg. Tính nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt. Biết nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200J/Kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá = 3,4.105J/kg.
Bài giải :
Khối lượng nước ban đầu chứa trong xô :
	m3 = 2 – (m1 + m2 ) = 2 – (0,5 + 0,5 ) = 1Kg
Ta có nhận xét sau : Giả sử nước đá nóng chảy hết ở 00C, nhiệt lượng cần thiết là :
	Q1 =m1=3,4.105 . 0,5 = 170 000 (J)
Nếu nhiệt độ hạ xuống 00C thì nhiệt lượng do nước nóng chảy tỏa ra là :
	Q3 = m3.C (t3 – 0) = 1. 4200. 50 = 210 000 (J)
	Vì Q3 >Q1 điều đó chứng tỏ rằng nước đá nóng chảy hết rồi tiếp tục tăng nhiệt độ đến t0C.
	Nhiệt lượng do m3 (Kg) nước nóng chảy tỏa ra : 
	Q’3 = m3.C (t3 – t) 
	Nhiệt lượng đá hấp thụ để tan hoàn toàn thành nước ở 00C :
	Q1 = . m1
Nhiệt lượng do nước lạnh hấp thụ để tăng nhiệt độ từ 00C đến t0C :
	Q2 = (m1 + m2 ). C( t – 0)
Khi có cân bằng nhiệt :
	Q’3 = Q1 + Q2
Vậy khi có cân bằng nhiệt, nhiệt độ chung là t = 4,76 (0C)
Bài 12 : Dẫn 100g hơi nước ở 1000C vào bình cách nhiệt đựng nước đá ở -40C. Nước đá lại tan hoàn toàn và lên đến 100C. Tìm lượng nước đá có trong bình. Biết nhiệt nóng chảy của nước đá = 3,4.105J/kg, nhiệt dung riêng của nước C1 = 4200 J/Kg.K, của nước đá C1 = 2100 J/Kg.K Nhiệt hóa hơi của nước L = 2,3.106 J/Kg.
Bài giải :
	Nhiệt lượng hơi nước tỏa ra khi chuyển từ hơi nước sang nước ở 1000C và hạ đến 100C : Q1 = m1.L + m1.C1 (t1 – t) 
	Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng từ -40C đến 00C sau đó tan thành nước ở 00C tăng đến 100C :
	Theo phương trình cân bằng nhiệt :
B2. BÀI TẬP CHUYỂN THỂ CÁC CHẤT NÂNG CAO
1)Kỹ năng :
	a) Nhận định rõ trong hỗn hợp những chất nào thu nhiệt lượng, những chất nào tỏa nhiệt lượng.
	Nhận định rõ trên cụng một vật phần nào của vật thu nhiệt lượng, tỏa nhiệt lượng.
b) Viết phương trình – Tìm đại lượng cần tìm.
2)Bài tập vận dụng :
Bài 13 : Thả một cục đá lạnh có khối lượng m1 = 900g vào m2 = 1,5 g nước ở nhiệt độ t2 = 60C . Khi có cân bằng nhiệt, lượng nước chỉ còn lại 1,47Kg. Xác định nhiệt độ ban đầu của cục đá. Biết nhiệt nóng chảy của nước đá = 3,4.105J/kg, nhiệt dung riêng của nước C2 = 4200 J/Kg.K, của nước đá C1 = 2100 J/Kg.K .
Bài giải :
Khối lượng nước khi có cân bằng nhiệt giảm tức là đã có một phần nước :
 m = 1,5 – 1,47 = 0,03Kg bị đông đặc thành đá.
	Nhiệt độ chung của hệ là : t = 00C.
	Gọi t1 là nhiệt độ ban đầu của cục đá. nhiệt lượng do nó thu vào đến khi có cân bằng nhiệt. Q1 = m1.C1 (0 – t1)
	Nhiệt lượng do nước toả ra là:
	Q2 = m2.C2 (t2 – 0)
	Nhiệt lượng toả ra khi m = 0,03Kg nước đông đặc hoàn toàn thành đá:
	Q3 = .m
	Khi cân bằng nhiệt: 
	Q1 = Q2 + Q3
	Vậy nhiệt độ ban đầu của nước đá là: t1 = - 25,4(0C)
	Bài 14 :a) Người ta rót vào khối nước đá khối lượng m1 = 2Kg một lượng nước m2 = 1Kg ở nhiệt độ t2 = 100C. Khi có cân bằng nhiệt, lượng nước đá tăng thêm m’=50g. Xác định nhiệt lượng ban đầu của nước đá? Biết nhiệt dung riêng của nước C2 = 4200 J/Kg.K, của nước đá C1 = 2000 J/Kg.K , nhiệt nóng chảy của nước đá = 3,4.105J/kg.
	b) Sau đó người ta cho hơi nước sôi vào bình, sau khi thiết lập cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước là 500C. Tìm khối lượng hơi nước dẫn vào? Cho biết nhiệt hoá hơi L 2,3.106 J/Kg.
Bài giải :
a) Nhiệt lượng nước đá tăng thêm nhưng nhỏ hơn lượng nước rót vào nên nhiệt độ cuối cùng là t3 = 00C. Gọi nhiệt độ ban đầu của nước là t1.
Nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng nhiệt độ từ t1 đến t3 = 00C.
Q1 = m1.C1 (t3 – t1) = m1.C1 (0 – t1)
 = m1.C1. t1 
Nhiệt lưpợng của nước toả ra để giảm nhiệt độ từ t2 = 100C đến t3 = 00C.
Q2 = m2.C2 (t2 – t3) = m2.C2. t2 
Nhiệt lượng một phần nước m’ toả ra để đông đặc 00C.
Q3 = m’. 
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có :
Q1 = Q2 +Q3
Hay : m1.C1. t1 = m2.C2. t2 + m’.
b) Lượng nước đá ở 00C bây giờ là :
	m’1 = m1 + m’ = 2 + 0,75 = 2,75Kg
Nhiệt lượng nước đá nhận vào để chảy hoàn toàn ở 00C.
Nhiệt lượng toàn bộ nước ở 00C (m1 + m2) nhận vào để tăng nhiệt độ đến t4 = 
500C. 
 Q2 = (m1 + m2) C2 (t4 – t3)
Q2 = (m1 + m2) C2 . t4 
	Nhiệt lượng hơi nước sôi (1000C) toả ra khi ngưng tụ hoàn toàn ở 1000C.
	Q3 = m. L
Nhiệt lượng hơi nước ở t5 = 1000C toả ra giảm đến t4 = 500C.
	Q4 = m. C2 (t5 – t4)
	Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có :
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
 	Bài 15 : Một mẫu nước đá bên trong còn sót lại một ít nước chưa đông đặc, khối lượng tổng cộng là m1 =250g, nhiệt độ t1 = 00C. Thả nó vào m2 = 1Kg nước ở t2 = 200C. Nhiệt độ cân bằng là t = 50C. Tính khối lượng mx còn sót lại trong mẫu nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước C = 4200 J/Kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá = 3,4.105J/kg.
Bài giải :
	Mẫu nước đá bên trong còn sót một ít nước chưa đông đặc, khối lượng mx.
	Khối ượng nước đá phải chuyển thể là :
	m = m1 – m2
	Nhiệt lượng hấp thụ để chuyển thể là :
Q1 = (m1 – m2).
Nhiệt lượng nước hấp thụ để tăng nhệt độ từ 00C đến t0C là:
Q’1 = m1.C (t – 00C) (t1 = 00C)
	Nhiệt lượng nước toả ra là : (200C đến 50C)
Q2 = m2 .C(t2 - t)
	Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có :
Q1 + Q’1 = Q2 
(m1 + mx). + m1.C (t – t1) = m2. C (t2 – t)
 = 0,080 (Kg)
Thay số vào ta tính được mx = 80g
Bài 16 : Người ta thả 5Kg thép được nung nóng đến 4000C vào 2Kg nước ở nhiệt độ 200C. Có những hiện tượng gì xảy ra? Giải thích.
Bài giải :
Nhiệt lượng của nước cần để tăng đến 1000C.
Q2 = C2. m2 (t – t2) = 672 000 (J)
Nhiệt lượng của thép tỏa ra khi nhiệt độ giảm xuống 1000C
Q1 = C1. m1 (t1 – t) = 690 000 (J)
So sánh ta thấy Q1 > Q2 chứng tỏ nước hóa hơi.
Qthu2 = L . m2 = 2,3.106.2 = 4 600 000 (J)
Q1 < Q2 + Q3 : Chứng tỏ nước hóa hơi chưa hết. Gọi lượng nước đã hóa hơi là mx : Qx = L. Mx = 2,3.106.mx
Q1 = Q2 + Qx 690 000 = 672 000 + 2,3.106.mx
Bài 17 : Dẫn m1 = 250 g hơi nước ở 1000C vào một bình có 500 g nước đá ở t2 = 00C. Tính nhiệt độ và khối lượng nước có trong bình khi có cân bằng nhiệt. Biết L = 2,3.106 J/Kg, = 3,4.105 J/Kg, C = 4200 J/Kg.K.
Bài giải :
Nếu hơi nước ngưng tụ hết thì nhiệt lượng nó tỏa ra là :
	Q1 = m1 . L = 575 000 (J)
Nếu nhiệt lượng cần để nước đá nóng chảy hết :
	 	Q2 = m2 . = 170 000 (J)
	Vì Q1 > Q2 chứng tỏ nước đá nóng chảy hết. Ta tính Q2’ cần thiết để làm nước tăng nhiệt độ từ t2 đến t1.
	Q2’ = m. C2 (t1 – t2) = 210 000 (J)
	Vì Q1 > Q2 + Q2’ chứng tỏ nước nóng tới 1000C, còn hơi nước dẫn vào thì không ngưng tụ hết.
	Vậy nhiệt độ cân bằng là 1000C. Khối nước ngưng tụ là :
	Khối lượng nước trong bình lúc nầy là :
	m = m2 + m’ = 0,5 + 0,165 = 0,665(Kg) = 665g
C. MỘT SỐ BÀI TẬP TỔNG HỢP
Bài 18 : Trong một bình đậy kín có một cục đá khối lượng M = 0,1Kg nổi trên mặt nước, trong cục đá có một viên chì khối lượng m = 5g . Hỏi phải tốn một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để cục chì bắt đầu chìm xuống nước. Cho biết khối lượng riêng của chì là 11,3g/cm3, của nước là 0,9g/cm3, = 3,4.105 J/Kg, nhiệt độ trong bình là 00C.
Bài giải :
Để cục chì bắt đầu chìm xuống, không phải toàn bộ cục nước đá tan hết, chỉ cần khối lượng riêng trung bình của đá và chì nhỏ hoặc bằng khối lượng riêng của nước thì cục đá bắt đầu chìm.
Gọi M1 là khối lượng của cục nước đá khi bắt đầu chìm, điều kiện để cục nước đá bắt đầu chìm là: 
Chú ý: 
Do đó: 
Suy ra: 
	Khối lượng đá phải tan: 
	Lượng nhiệt cần thiết: 
	Bài 19 : Một ống nghiệm hình trụ, đựng nước đá đến độ cao h1 = 40cm. Một ống nghiệm khác đựng nước ở nhiệt độ t1 = 40C đến độ cao h2 = 10cm. Người ta rót hết nước từ ống nghiệm thứ 2 sang ống thứ nhất. Khi có cân bằng nhiệt, mực nước trong ống nghiệm dâng cao thêm h = 0,2cm so với lúc vừa rót xong. Tính nhiệt độ ban đầu của nước đá. Biết C2 = 4200 J/Kg.K, C1 = 2000 J/Kg.K, = 3,4.105J/Kg, D1 = 1000Kg/m3, D2 = 900Kg/m3.
Bài giải :
	Khi mực nước dâng thêm chứng tỏ có một phần nước bị đông đặc (do khối lượng riêng giảm). Gọi S là tiết diện của ống nghiệm, x là chiều cao của cột nước bị đông đặc. Sau khi đông đặc có chiều cao x + h, nhưng khối lượng vẫn không thay đổi, nghĩa là:
	S. x. D1 = S (x + h). D2
	Do nước đã đông đặc một phần nên nhiệt độ cuối cùng của hệ là 00C
	Nhiệt lượng của nước tỏa ra để giảm nhiệt độ t1 = 40C đến 00C.
	Q1 = C1. S. D1. h2 (t1 – 0)
	Nhiệt lượng của phần nước độ cao x tỏa ra ở 00C
	Q2 = . S. D1.x
	Nhiệt lượng của nước thu vào để tăng nhiệt độ từ t2 đến 00C.
	Q3 = C2. S. h1.D2 (0 – t2)
	Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:
	Q1 + Q2 = Q3
	Hay: -C2. S. h1. D2. t2 = C1. S. D1. h2. t1 + . S. D1.x
	 t2 = - 10,830C.
III. KẾT LUẬN 
1) Bài học kinh nghiệm
Khi viết sáng kiến kinh nghiệm này, bản thân tôi tự học rất nhiều về tất cả các hiện tượng truyền nhiệt cũng như chuyển thể của các chất. Điều quan trọng là học sinh được học chủ đề này thì các em có được nền tảng rõ ràng, vững vàng về phần nhiệt giúp các em học tốt hơn ở chương trình sau này.
 2) Cách sử dụng sáng kiến kinh nghiệm
Giáo viên nên nghiên cứu kỹ về khả năng truyền nhiệt của các chất cũng như về sự chuyển thể các chất để chuyển thông tin đó đến học sinh, buộc mọi học sinh nắm chắc chắn quy luật chuyển thể để vận dụng giải bài tập. Đề tài phục vụ cho việc dạy học tự chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi.
3) Kết luận chung
Vì thời gian nghiên cứu có hạn, nên đề tài này khó có thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong các đồng nghiệp đóng góp ý kiến, để bản thân có điều kiện học hỏi thêm kinh nghiệm và tiếp tục hoàn chỉnh để phục vụ tốt cho việc dạy phần nhiệt học Bậc THCS, đặc biệt là dạy học tự chọn và bồi dưỡng học sinh giỏi.
 Bình Minh, ngày 01 tháng 11 năm 2008
 Ý kiến của Ban giám hiệu : Người viết đề tài :
 Huỳnh Minh Trọng.