Một ấm nhôm khối lượng 500g chứa 2kg nước ở nhiệt...

B

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

Xác định vật nào tỏa nhiệt (thanh nhôm); vật thu nhiệt là vật nào (ấm nhôm và nước).

Áp dụng công thức tính nhiệt lượng tỏa ra Q_t = m.c.(t₁ - t_cb)

Áp dụng công thức tính nhiệt lượng thu vào Q_th = m.c.(t_cb - t₂)

Khi cân bằng nhiệt xảy ra thì:  Q_t = Q_th

Giải chi tiết:

Tóm tắt:

Ấm nhôm: m₁ = 500g = 0,5kg;  t₁ = 25⁰C; c₁ = 880 J/kg.K

Nước: m₂ =  2kg; t₁ = 25⁰C ; c₂ = 4200J/kg.K

Thanh nhôm : m₃ = 500 g = 0,5kg ; t₂ = 120⁰C

Hỏi:

a) Nhiệt độ của chì khi xảy ra cân bằng nhiệt?

b) Nhiệt lượng cần cung cấp đun sôi ấm nước, Q₂ = ?

c) Người ta đun sôi ấm nước trên bằng cách thả vào ấm một dây đun có công suất 1000W. Biết hiệu suất của quá trình truyền nhiệt là 60%. Tính thời gian đun sôi ấm nước?

Lời giải:

a) Nhiệt lượng của ấm nước đã thu vào để tăng nhiệt độ từ 25⁰C đến nhiệt độ cân bằng là:

             Q_thu = m₂.c₂.( t─ t₁)+ m₁.c₁.(t-t₁) = 2.4200.(t – 25) + 0,5.880.(t-25)=  8840.(t-25) (J)

 Nhiệt lượng của thanh nhôm đã toả ra khi hạ nhiệt độ từ 120­⁰C xuống nhiệt độ cân bằng là:

             Q_tỏa = m₃.c₁.( t₂ ─ t) = 0,5.880.(120 – t) = 440.(120-t) (J)

Theo phương trình cân bằng nhiệt: 

\({Q_{thu}} = {Q_{toa}}\; \Leftrightarrow \;8840.\left( {t - 25} \right)\; = 440(120 - t) \Rightarrow 9280t = 273800 \Rightarrow t = {29,5^0}C\)   

b) Nước sôi ở 100⁰C. Khi đun nước, nhiệt lượng cung cấp cho cả ấm nhôm và nước nóng lên đến 100⁰C.

Nhiệt lượng cần cung cấp cho ấm nước sôi là:

Q_thu2 = m₂.c₂.(100 ─ t₁) + m₁.c₁.(100 - t₁) = 2.4200.(100 – 25) + 0,5.880.(100 - 25) =  663000 (J)

c) Dùng dây đun có công suất 1000W để đun sôi nước với hiệu suất 60%.

Công thức tính hiệu suất là :  

\(H = \frac{{{Q_{ich}}}}{{{Q_{tp}}}}.100\% \)

Nhiệt lượng mà dây đun cần cung cấp cho ấm nước đến sôi là:

\({Q_{tp}} = \frac{{{Q_{ich}}.100\% }}{H} = \frac{{663000.100\% }}{{60\% }} = 1105000J\)

Thời gian đun sôi âm nước là:  

\(t = \frac{{{Q_{tp}}}}{P} = \frac{{1105000}}{{1000}} = 1105s = 18m25s\)

Vậy thời gian đun sôi ấm nước là 18 phút 25 giây.

Chọn B