Tel: 024.7300.7989 - Phone: 1800.6947 (Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)

Giỏ hàng của tôi
Trang chủ
Luyện thi đại học môn lí

Một ấm đun nước có công suất không đổi 2100W và có nhiệt kế hiển thị nhiệt độ tức

Câu hỏi số 966613:
Vận dụng

Một ấm đun nước có công suất không đổi 2100W và có nhiệt kế hiển thị nhiệt độ tức thời của nước trong ấm. Một bạn học sinh dùng ấm này để đun nước với lượng nước có sẵn trong ấm, nhiệt độ hiển thị ban đầu là $t_{0} = 20^{0}C$. Sau khoảng thời gian đun $\tau_{1} = 1$ phút thì nhiệt độ của nước tăng lên tới $t_{1} = 40^{0}C$ và bạn học sinh bắt đầu thêm nước ở nhiệt độ $t_{x}{}^{0}C$ ($t_{x} < t_{1}$) vào trong ấm (nước được đun liên tục và đảm bảo an toàn về điện). Tại thời điểm $\tau_{2} = 5$ phút thì nhiệt độ của nước đạt $t_{2} = 60^{0}C$. Sau khoảng thời gian 5 phút kể từ thời điểm $\tau_{2}$ thì nước bắt đầu sôi. Hình vẽ bên dưới là đồ thị biểu diễn nhiệt độ của nước trong ấm theo thời gian trong quá trình đun. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng. Biết nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi riêng của nước lần lượt là $4200J/(kg.K)$ và $2,3.10^{6}J/kg$.

Đúng Sai
a) Nhiệt lượng do ấm cung cấp từ thời điểm ban đầu đến thời điểm nước bắt đầu sôi là 21000J.
b) Lượng nước có sẵn trong ấm và lượng nước được thêm vào ấm lần lượt là 2,25 kg và 1,5 kg.
c) Nhiệt độ ban đầu của lượng nước được thêm vào ấm là $t_{x} = 20^{0}C$.
d) Khi nước sôi, bạn học sinh lấy ra 3 kg nước từ ấm. Bạn quên đậy nắp và không ngắt điện nên sau 10 phút nước trong ấm bay hơi hoàn toàn.

Đáp án đúng là: S; S; Đ; S

Quảng cáo

Xem lời giải
Câu hỏi:966613
Phương pháp giải

+ Sử dụng công thức tính nhiệt lượng do dòng điện tỏa ra: $Q = P.t$

+ Sử dụng công thức tính nhiệt lượng thu vào để tăng nhiệt độ: $Q = m.c.\Delta t$

+ Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt: $Q_{toa} = Q_{thu}$

+ Sử dụng công thức tính nhiệt lượng hóa hơi: $Q = m.L$

Giải chi tiết

a) Thời điểm nước bắt đầu sôi là $\tau_{s} = \tau_{2} + 5 = 5 + 5 = 10phut = 600s$

Nhiệt lượng ấm cung cấp: $Q = P.\tau_{s} = 2100.600 = 1260000J$.

$\Rightarrow$ a sai.

b) Xét giai đoạn 1 (0 đến 1 phút):

$\left. Q_{1} = m_{1}.c.(t_{1} - t_{0})\Rightarrow P.\tau_{1} = m_{1}c.(t_{1} - t_{0}) \right.$

$\begin{array}{l} \left. \Rightarrow 2100.60 = m_{1}.4200.(40 - 20) \right. \\ \left. \Rightarrow m_{1} = 1,5kg \right. \end{array}$

Xét giai đoạn 3 (5 đến 10 phút): Lúc này khối lượng nước trong ấm là $m_{2} = m_{1} + m_{x}$.

$\left. Q_{3} = m_{2}.c.(100 - t_{2})\Rightarrow P.(\tau_{s} - \tau_{2}) = m_{2}.c.(100 - 60) \right.$

$\begin{array}{l} \left. \Rightarrow 2100.300 = m_{2}.4200.40 \right. \\ \left. \Rightarrow m_{2} = 3,75kg \right. \end{array}$

Lượng nước thêm vào: $m_{x} = m_{2} - m_{1} = 3,75 - 1,5 = 2,25kg$.

$\Rightarrow$ b sai.

c) Tại thời điểm $\tau_{1} = 1phut = 60s$, nhiệt độ nước trong ấm là $40^{0}C$. Ngay sau đó thêm $m_{x}$ nước ở $t_{x}$ vào.

Tại thời điểm $\tau_{2} = 5phut = 300s$, nhiệt độ đạt $60^{0}C$.

Tổng nhiệt lượng ấm cung cấp từ $\tau_{1}$ đến $\tau_{2}$ là:

$Q = P.(\tau_{2} - \tau_{1}) = 2100.\left( {300 - 60} \right) = 504000J$.

Nhiệt lượng này dùng để nâng nhiệt độ của hệ ($m_{1}$ và $m_{x}$) từ trạng thái sau khi pha trộn lên $60^{0}C$.

Gọi $t_{m}$ là nhiệt độ ngay sau khi trộn $m_{x}$ vào $m_{1}$:

$m_{1}.c.(40 - t_{m}) = m_{x}.c.(t_{m} - t_{x})$

$\left. \Rightarrow 1,5.(40 - t_{m}) = 2,25.(t_{m} - t_{x}) \right.$ (1)

Nhiệt lượng ấm cung cấp để nâng $m_{2}$ từ $t_{m}$ lên $60^{0}C$:

$Q = m_{2}.c.(60 - t_{m}) = 504000$

$\begin{array}{l} \left. \Rightarrow 3,75.4200.(60 - t_{m}) = 504000 \right. \\ \left. \Rightarrow t_{m} = 28^{0}C \right. \end{array}$.

Thay vào (1) ta được:

$\left. 1,5.\left( {40 - 28} \right) = 2,25.\left( {28 - t_{x}} \right)\Rightarrow t_{x} = 20^{0}C \right.$.

$\Rightarrow$ c đúng.

d) Khối lượng nước còn lại sau khi lấy ra 3 kg là:

$m_{cl} = m_{2} - 3 = 3,75 - 3 = 0,75kg$.

Nhiệt lượng cần để bay hơi hoàn toàn 0,75 kg nước ở $100^{0}C$ là:

$Q_{hh} = m_{cl}.L = 0,75.2,3.10^{6} = 1725000J$.

Thời gian cần thiết là:

$\tau = \dfrac{Q_{hh}}{P} = \dfrac{1725000}{2100} \approx 821,4s \approx 13,7phut$ giây $\approx 13,7$ phút.

Vậy sau 10 phút nước chưa thể bay hơi hoàn toàn.

$\Rightarrow$ d sai.

Đáp án cần chọn là: S; S; Đ; S

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>>  2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.

Hỗ trợ - Hướng dẫn

  • 024.7300.7989
  • 1800.6947 free

(Thời gian hỗ trợ từ 7h đến 22h)
Email: lienhe@tuyensinh247.com

Đăng ký nhận tư vấn