Định luật Jun-Lenxơ cho biết điện năng biến đổi thành:
Phương trình nào sau đây là phương trình cân bằng nhiệt:
Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra
Nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở được tính bằng công thức sau
Q = I2Rt
Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm các công thức và bài tập liên quan nhé:
Công thức điện trở
Công thức định luật Ôm cho đoạn mạch:
Trong đó
- R: điện trở tương đương của toàn mạch [Ω]
-I: cường độ dòng điện qua đoạn mạch [A]
-U: điện áp giữa hai đầu đoạn mạch [V]
Trường hợp mạch có nhiều điện trở R1, R2 … thì điện áp [hiệu điện thế] giữa hai đầu mỗi điện trở là U1, U2 …cường độ dòng điện tương ứng qua các điện trở là I1, I2 …
Đoạn mạch có các điện trở mắc nối tiếp
-I=I1=I2=…
-R=R1 + R2 +….
-U=U1 + U2 + …
Đoạn mạch có các điện trở mắc song song
-I=I1 + I2 + …
-U=U1=U2=…
Nếu có 2 điện trở mắc song song
Nếu có 3 điện trở mắc song song
Công thức tính điện trở suất
Điện trở suất của một dây dẫn [thường được ký hiệu là ρ] là điện trở của một dây dẫn dài 1m có tiết diện 1m2, nó đặc trưng cho vật liệu dây dẫn đó, hay một cách tổng quát, nó được tính bằng công thức:
Bài tập ví dụ:
Các dạng bài tập về công thức tính nhiệt lượng
Bài 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun 5kg nước từ 15 độ C đến 100 độ C trong một cái thùng bằng sắt có khối lượng 1,5kg. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K; của sắt là 460 J/kg.K.
Lời giải:
Q=[m1c1 + m2c2] [t2 – t1] = 1843560J
Bài 2: Một bình nhôm khối lượng 0,5kg chứa 4kg nước ở nhiệt độ 20 độ C. Người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,2kg đã được nung nóng tới 500 độ C. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Cho nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/kg.K; của nước là 4,18 J/kg.K; của sắt là 0,46 J/kg.K.
Lời giải:
Phương trình cân bằng nhiệt:
[mbcb + mncn][t – t1]= [mscs + mncn][t2 – t] => t = 22,6 độ C
Bài 3: Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 128g chứa 210g nước ở nhiệt độ 8,4 độ C. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 192g đã nung nóng tới 100 độ 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 21,5 độ C. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/kg.K; của đồng thau là 0,128.103 J/kg.K.
Lời giải:
Phương trình cân bằng nhiệt:
[mđcđ + mncn][t – t1]= [mklckl + mncn][t2 – t] => ckl = 777 J/kg.K.
Bài 4: Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 80Ω và cường độ dòng điện chạy qua bếp khi đó là I = 2,5A.
a] Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 giây.
b] Dùng bếp điện để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu là 25 độ C thì sẽ mất 20 phút để đun sôi nước. Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là có ích, hãy tính hiệu suất của bếp. Nhiệt dung riêng của nước là C = 4 200J/kg.K.
c] Thời gian sử dụng bếp điện mỗi ngày là 3 giờ. Tính tiền điện phải trả trong 30 ngày cho việc sử dụng bếp điện, nếu giá 1kW.h là 700 đồng.
Lời giải:
a] Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 giây:
Q = I2.R.t = 2,52.80.1 = 500J
b] Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút
Qtp = Q.20.60 = 600000J
Nhiệt lượng cần để đun sôi lượng nước:
Qi = m.c.∆t = m.c.[t2 – t1] = 4200.1,5.[100 – 25] = 472500J
Hiệu suất của bếp:
H = Qi/Qtp = 472500/600000 = 78,75 %.
c] Lượng điện năng mà bếp tiêu thụ trong 30 ngày, tính theo đơn vị kW.h là:
A = P.t = 500.30.3 = 45000 W.h = 45 kW.h
Vậy số tiền điện phải trả là:
T = 45.700 = 315000 đồng
Định luật Jun – Len-xơ – Lý thuyết Định luật Jun – Len-xơ. Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dãn và thời gian dòng điện chạy qua:
Q = I2Rt.
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua:
A.
Tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện, với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua
B.
Tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua
C.
Tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế, với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua
D.
Tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở và thời gian dòng điện chạy qua
Xem thêm các sách tham khảo liên quan:
Giải Sách Bài Tập Vật Lí 9 – Bài 16 – 17: Định luật Jun – Len-xơ. Bài tập vận dụng định luật Jun – Len-xơ giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
A. Cơ năng
B. Năng lượng ánh sáng
C. Hóa năng
D. Nhiệt năng
Lời giải:
Chọn D. Định luật jun – len – xơ cho biết điện năng biến đổi thành nhiệt năng.
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua:
A. Tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua
B. Tỉ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua
C. Tỉ lệ thuận với bình phương hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với thời gian dòng điện chạy qua và tỉ lệ nghịch với điện trở dây dẫn
D. Tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, với cường độ dòng điện và với thời gian dòng điện chạy qua
Lời giải:
Chọn A. Phát biểu không đúng : Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và với thời gian dòng điện chạy qua
Nhiệt lượng tỏa ra ở dây dẫn khi có dòng điện chạy qua tỷ lệ thuận với bình phương cường độ dòng điện, với điện trở của dây dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.
Hệ thức: Q = I2.R.t [trong đó: I là cường độ dòng điện [A], R là điện trở dây dẫn [Q], t là thời gian dòng điện chạy qua [s], Q là nhiệt ìượng tỏa ra [J]].
Mặt khác
Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R1 và R2 mắc nối tiếp thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở này tỉ lệ thuận với các điện trở đó:
Khi cho dòng điện chạy qua đoạn mạch gồm R1 và R2 mắc song song thì nhiệt lượng tỏa ra ở mỗi điện trở này tỉ lệ nghịch với các điện trở đó:
Lời giải:
a] Vì R1 và R2 mắc nối tiếp nên chúng có cùng cường độ dòng điện chạy qua. Gọi nhiệt lượng tỏa ra ở các điện trở này tương ứng là Q1 và Q2.
Ta có:
b] Vì R1 và R2 mắc song song với nhau nên hiệu điện thế U giữa hai đầu của chúng là như nhau.
Ta có:
Suy ra
Tóm tắt:
Dây 1: S1 = 1mm2 = 1.10-6m2; l1 = 1m; ρ1 = 0,40.10-6Ω.m
Dây 2: S2 = 0,5mm2 = 0,5.10-6m2; l2 = 2m; ρ2 = 12.10-8Ω.m
Hai dây nối tiếp; So sánh Q1 và Q2?
Lời giải:
Điện trở của dây nikelin là:
Điện trở của dây sắt là:
Vì hai dây dẫn mắc nối tiếp với nhau nên có I1 = I2 = I
và R2 > R1 nên ta có Q2 > Q1. Vậy dây sắt tỏa ra nhiều nhiệt lượng hơn.
Lời giải:
Nhiệt lượng do dây tỏa trong 30 phút là:
Q =[U2 t] / R =[2202.30.60] / 176 = 495000J = 118800cal.
Tóm tắt:
U = 220V; I = 3A; V = 2 lít nước ↔ m = 2kg;
T0 = 20oC; t = 20 phút = 1200s; c = 4200J/kg.K, nước sôi T = 100oC;
Hiệu suất H = ?
Lời giải:
Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút là:
Qtp = U.I.t = 220.3.20.60 = 792000J
Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước này là:
Qi = m.c.[T – T0] = 2.4200.[100 – 20] = 672000J.
Hiệu suất của bếp là:
H = Qi / Qtp = 672000 / 792000.100 = 84,8%.
A. Q = Ut / I
B. Q = UIt
C. Q = Ut2 / R
D. Q = I2Rt
Lời giải:
Chọn A. Q = Ut / I
A. Tăng gấp đôi khi điện trở ủa dây dẫn tăng lên gấp đôi
B. Tăng gấp đôi khi điện trở dây dẫn giảm đi một nửa
C. Tăng gấp bốn khi điện trở dây dẫn giảm đi một nửa
D. Giảm đi một nửa khi điện trở dây dẫn tăng lên gấp bốn
Lời giải:
Chọn B. vì nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn:
nên khi giảm điện trở đi một nửa thì nhiệt lượng Q tăng gấp đôi.
A. Giảm đi 2 lần
B. Giảm đi đi 4 lần
C. Giảm đi 8 lần
D. Giảm đi 16 lần
Lời giải:
Chọn D. Vì:
Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn trong thời gian t là:
Q = I2.R.t
Khi R’ = R/2; I’ = I/2; t’ = t/2 thì
Chọn D. Nếu đồng thời giảm điện trở dây dẫn, cường độ dòng điện và thời gian dòng điện và thời gian dòng điện qua dây dẫn đi một nửa thì nhiệt lượng tỏa ra trên dây sẽ giảm đi 16 lần
A. Q = 7,2J
B. Q = 60J
C. Q = 120J
D. Q = 3600J
Tóm tắt:
I = 2mA = 2.10-3A; R = 3kΩ = 3000Ω; t = 10 phút = 600s; Q = ?
Lời giải:
Chọn A. Q = 7,2J
Nhiệt lượng tỏa ra ở điện trở này có giá trị:
Q = I2. R.t = [2.10-3]2. 3000.600 = 7,2J
Tóm tắt:
V = 1,5 lít ↔ m = 1,5kg; U = 220V; t = 10 phút = 600s
V0 = 1 lít ↔ m0 = 1kg; Q0 = 420000J; R = ?
Lời giải:
Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 1 lít nước là: Q0 = m0.c.Δto
Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 1,5 lít nước là:
Q = m.c.Δto = 1,5m0.c. Δto = 1,5.Q0 = 630000 [J] [vì m = 1,5kg = 1,5.m0]
→ Điện trở của dây nung:
a] Tính công suất tiêu thụ của bàn là này theo đơn vị W
b] Tính điện năng mà bàn là này tiêu thụ trong 30 ngày tính theo đơn vị kW.h
c] Tính nhiệt lượng bàn là tỏa ra trong 30 ngày theo đơn vị kJ, cho rằng điện năng mà bàn là này tiêu thụ được biến đổi hoàn toàn thành nhiệt năng
Tóm tắt:
U = 110V; I = 5A; t0 = 15 phút = 0,25h = 900s; t = 30.0,25 = 7,5h = 27000s
a] P = ?W;
b] A = ? kW.h
c] Q = ? kJ
Lời giải:
a] Công suất tiêu thụ của bàn là: P = U.I = 110.5 = 550W = 0,55kW
b] Điện năng mà bàn là tiêu thụ trong 30 ngày:
A = P.t = 0,55kW.7,5h = 4,125 kW.h
c] Nhiệt lượng tỏa ra của bàn là:
Q = 4,125 kW.h = 4,125.1000.3600 = 14850000[J] = 14850 kJ
a] Tính cường độ dòng điện chạy qua bình khi đó
b] Tính thời gian để bình đun sôi 10 lít nước từ nhiệt độ 20oC, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ
c] Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bình như trên trong 30 ngày , biết rằng thời gian sử dụng trung bình mỗi ngày là 1 giờ, và giá tiền điện là 1000đ/kW.h
Tóm tắt:
Uđm = 220V; Pđm = 1100W; U = 220V
a] I = ?;
b] V = 10 lít ↔ m = 10kg; T1 = 20oC, nước sôi T2 = 100oC; c = 4200J/kg.K; t = ?
c] t0 = 1h; t’ = 1.30 = 30h; 1000đ/kW.h; tiền = ?đồng
Lời giải:
a] Vì Uđm = U = 220V nên công suất tiêu thụ của bình nóng lạnh bằng công suất định mức: P = Pđm = 1100W
Cường độ dòng điện qua bình:
P = I.U ⇒ I = P/U = 1100/220 = 5A
b] Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 10 lít nước từ 20oC là:
Q = m.c.[T2 – T1] = 10.4200.[100oC – 20oC] = 3,36.106 J
Vì nhiệt lượng bị hao phí là rất nhỏ nên Q = A = P.t
→ Thời gian đun sôi 10 lít nước:
c] Điện năng tiêu thụ của bình trong một tháng là:
A = P.t’ = 1,1kW.30h = 33kW.h
Tiền phải trả: T = 33.1000 = 33000 đồng.
a] Tính điện trở của dây nung lò sưởi và cường độ dòng điện chạy qua nó khi đó
b] Tính nhiệt lượng mà lò sưởi này toả ra trong mỗi ngày theo đơn vị kJ.
c] Tính tiền điện phải trả cho việc dùng lò sưởi như trên trong suốt mùa đông, tổng cộng là 30 ngày. Cho rằng giá tiền điện là 1000đ/kW.h
Tóm tắt:
ULđm = 220V; PLđm = 880W = 0,88kW; U = 220V; t0 = 4h = 4.3600 = 14400s
a] R = ?; I = ?
b] Q0 = ?kJ
c] t = 4.30 = 120h; 1000đ/kW.h; tiền = ?đồng
Lời giải:
a] Vì ULđm = U = 220V nên công suất tiêu thụ của lò sưởi bằng công suất định mức: P = PLđm = 880W
Điện trở của dây nung:
P = U2 / R ⇒ R = U2 / P = 2202 / 880 = 55Ω.
Cường độ dòng điện chạy qua nó: P = I.U ⇒ I = P / U = 880 / 220 = 4A
b] Nhiệt lượng tỏa ra của lò sưởi bằng điện năng mà lò sưởi tiêu thụ mỗi ngày.
Q = A = P.t0 = 880.14400 = 12672000J = 12672 kJ
c] Điện năng mà lò sưởi tiêu thụ trong một tháng là:
A = P.t’ = 0,88kW.120h = 105,6kW.h
Tiền điện phải trả: T = 105,6.1000 = 105600 đồng