Trả lời câu hỏi giữa bài:

Bài C1 trang 45 SGK Vật lí 9: Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên.

Phương pháp giải

    + Sử dụng công thức tính công suất: $P=I^{2}R$

    + Áp dụng công thức tính điện năng: $A=Pt$

Lời giải 

Ta có:

    + Công suất nhiệt tỏa ra trên sợi dây có điện trở $R=5\mathrm{\Omega }$ là:

        $P_R=I^{2}R=2,4^2.5=28,8W$

    + Điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian $t=300s$ là:

        $A=Pt=28,8.300=8640J$

Bài C2 trang 45 SGK Vật lí 9: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó.

Phương pháp giải

   Áp dụng công thức tính nhiệt lượng $Q=mc∆t$

Lời giải 

  - Nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được: $Q=Q_1+Q_2$ ; trong đó:

     + Nhiệt lượng nước nhận được $Q_1=c_1{m}_1\mathrm{\Delta }t=4200.0,2.9,5=7980J.$

     + Nhiệt lượng bình nhôm nhận được $Q_2=c_2{m}_2\mathrm{\Delta }t=880.0,078.9,5=652,08J.$

  Vậy $Q=7980+652,08=8632,08J.$

Bài C3 trang 45 SGK Vật lí 9: Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh.

Lời giải 

Ta có:

  - Điện năng $A=8640J$

  - Nhiệt lượng mà nước và bình nhôm nhận được: $Q=8632,08J$

     + So sánh: Ta thấy Q và A gần như tương đương với nhau (A lớn hơn Q một lượng 7,92J)

  Như vậy nếu tính cả phần nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh thì Q và A bằng nhau.

Bài C4 trang 45 SGK Vật lí 9: Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên?

Phương pháp giải

  Áp dụng định luật Jun -len-xơ.

Lời giải 

  Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ vì chúng được mắc nối tiếp nhau. Theo định luật Jun - Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra ở dây tóc và dây nối tỉ lệ với điện trở của từng đoạn dây. Dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh, do đó dây nối hầu như không nóng lên và có nhiệt độ gần như nhiệt độ của môi trường.

Bài C5 trang 45 SGK Vật lí 9: Một ấm điện có ghi  được sử dụng với hiệu điện thế  để đun sôi  nước từ nhiệt độ ban đầu là . Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước .

Phương pháp giải

  Áp dụng hệ thức của định luật Jun- Len -xơ : $A=Q=I^{2}Rt$

Lời giải 

  Ấm điện được dùng hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức nên công suất P của nó cũng chính bằng công suất định mức (1000W).

  Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, nên nhiệt lượng Q để đun sôi nước sẽ chính bằng lượng điện năng A mà ấm đã tiêu thụ.

  Ta có:

     + $A=Pt$

     + $Q=mc\mathrm{\Delta }t$

  Lại có:

     $A=Q$, tức là $Pt=cm(t_2–t_1)$, từ đó suy ra:

     $t={\displaystyle \frac{cm(t_2-t_1)}{P}}={\displaystyle \frac{4200.2(100-20)}{1000}}=672s$.

Lý thuyết định luật Jun-Len-xơ

I. Điện năng biến đổi thành nhiệt năng

1. Một phần điện năng được biến đổi thành nhiệt năng

  - Dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành năng lượng ánh sáng như: bóng đèn dây tóc, đèn huỳnh quang,…

  - Dụng cụ hay thiết bị biến đổi một phần điện năng thành nhiệt năng và một phần thành cơ năng như: quạt điện, máy bơm nước,…

2. Toàn bộ điện năng được biến đổi thành nhiệt năng

   Dụng cụ hay thiết bị điện có thể biến đổi toàn bộ điện năng thành nhiệt năng như: nồi cơm điện, ấm nước điện, bàn là,…

II. Định luật Jun-len-xơ

  - Nội dung: 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 dẫn và thời gian dòng điện chạy qua.

  - Hệ thức của định luật:

$Q=I^2.R.t$

   Trong đó:

     Q: nhiệt lượng tỏa ra từ vật dẫn (J)

     R: điện trở của vật dẫn $\left(\mathrm{\Omega }\right)$

     I: cường độ dòng điện chạy qua vật dẫn (A)

     t: thời gian dòng điện chạy qua vật dẫn (s)

IV. Phương trình cân bằng nhiệt

  Phương trình cân bằng nhiệt:

      $Q_{toa}=Q_{thu}$

      $\left\{\begin{array}{l}{Q}_{thu}=m_1{c}_1\left(t_2-t_1\right)\\ Q_{toa}=m_2{c}_2\left({t_1}^{\text{'}}-t_2\right)\end{array}\right.$

  Trong đó:

     + $m_1,c_1,t_1$ lần lượt là khối lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ ban đầu của vật thu nhiệt

     + $m_2,c_2,{t_1}^{\prime }$ lần lượt là khối lượng, nhiệt dung riêng và nhiệt độ ban đầu của vật tỏa nhiệt

     + $t_2$: nhiệt độ sau cùng của vật

Sơ đồ tư duy về Định luật Jun - Len-xơ