Một người lấy 1,2 kg những viên nhỏ nước đá trong tủ đông nơi có nhiệt độ –18 °C để đưa vào đun trong một bình điện đun nước (ấm điện) chuyên dụng có thành bằng thuỷ tinh có thể quan sát được bên trong như Hình I.1. Thông số kĩ thuật của bình điện được cho như Bảng I.1
Ngoài ra, người đó còn sử dụng một đồng hồ đo thời gian, một nhiệt kế chuyên dụng để đo nhiệt độ của nước và có thể thả được vào trong bình khi đang đun mà không làm ảnh hưởng đáng kể gì tới kết quả thí nghiệm. Kết quả đo đạc thí nghiệm được biểu diễn bằng đồ thị trong Hình I.2.
1. Nhiệt độ tại các thời điểm τ = 0 s; τ = 19 s; τ = 100 s; τ = 220 s; τ = 480 s.
2. Tốc độ gia nhiệt (độ tăng nhiệt độ sau một đơn vị thời gian) của nước trong bình ở thời điểm τ = 300 s.
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
1. Nhiệt độ tại các thời điểm
Thời điểm (s)
0
19
100
220
480
Nhiệt độ (° C)
-18
0
0
0
100
2. Tốc độ gia nhiệt của nước trong bình ở thời điểm τ = 300 s là Δt=480−220100−0=0,38 độ/s.
Phần II. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn
Câu 2
1 điểm
Với dụng cụ và kết quả thí nghiệm như Hình I.2, chúng ta có thể xác định được nhiệt dung riêng của nước đá không? Vì sao?
AĐáp án A: Không, vì nhiệt độ của nước đá sẽ không đồng đều nên nhiệt kế sẽ không đo được chính xác nhiệt độ của khối nước đá.
BĐáp án B: Không, vì chúng ta không có cách nào xác định được nhiệt lượng dùng để đun nước đá.
CĐáp án C: Không, vì chúng ta không xác định chính xác được nhiệt lượng cung cấp cho nước đá.
DĐáp án D: Không, vì nhiệt kế không đo được nhiệt độ âm.
Xem đáp án và lời giải
Lời giải do TopStudy biên soạn
Đáp án:A
Đáp án đúng là A
Với dụng cụ và kết quả thí nghiệm như Hình I.2, chúng ta không thể xác định được nhiệt dung riêng của nước đá, vì nhiệt độ của nước đá sẽ không đồng đều nên nhiệt kế sẽ không đo được chính xác nhiệt độ của khối nước đá.
Câu 3
1 điểm
Trong quá trình đun nước đá đến khi tan chảy hoàn toàn, người ta thấy có sự chênh lệch nhiệt độ khi đo ở những vị trí khác nhau nên quyết định bỏ qua quá trình đo nhiệt dung riêng của nước đá và nhiệt nóng chảy riêng của nước đá và sử dụng Bảng I.2 làm căn cứ đo các đại lượng vật lí khác. Nhiệt lượng cần cung cấp cho lượng nước đá ban đầu (ở Bài I.1) đến khi nóng chảy hoàn toàn bằng
AĐáp án A: 355 440 J.
BĐáp án B: 371 800 J.
CĐáp án C: 403 320 J.
DĐáp án D: 446 160 J.
Xem đáp án và lời giải
Lời giải do TopStudy biên soạn
Đáp án:D
Đáp án đúng là D
Q=mcΔT+λm=1,2.2100.(0−(−18))+334000.1,2=446160 J
Phần III. Tự luận
Câu 4
1 điểm
Hãy tính năng lượng mà nguồn điện đã cung cấp cho ấm đun trong thời gian đun nước đá trong bình đến khi vừa đủ nóng chảy hoàn toàn và so sánh với nhiệt lượng tính được trong Bài I.3 rồi giải thích sự chênh lệch này.
Xem đáp án và lời giải
Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý
Năng lượng mà nguồn điện đã cung cấp cho ấm đun trong thời gian đun nước đá trong bình đến khi vừa đủ nóng chảy hoàn toàn là: 2 200.220 = 484 000 J
Năng lượng này lớn hơn nhiệt lượng mà nước đá trong bình nhận được do còn có các hao phí do truyền nhiệt cho vỏ bình và môi trường.
Phần IV. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn
Câu 5
1 điểm
Nếu coi như hiệu suất đun của ấm ở Bài I.1 là không đổi trong suốt thời gian đun tới khi nước sôi. Nhiệt dung riêng của nước lỏng trong bình là
AĐáp án A: 4 394 J/kg.K.
BĐáp án B: 4 294 J/kg.K.
CĐáp án C: 4 942 J/kg.K.
DĐáp án D: 4 767 J/kg.K.
Xem đáp án và lời giải
Lời giải do TopStudy biên soạn
Đáp án:D
Đáp án đúng là D
Nhiệt lượng cần cung cấp đến khi sôi là: 2200 . 480 = 1056000 J
Nhiệt lượng cung cấp cho nước lỏng từ khi nóng chảy hoàn toàn đến khi sôi là:
Q’ = 1056000 – 484 000 = 572000 J
Nhiệt dung riêng của nước lỏng là: c=mΔTQ′=1,2.(100−0)572000≈4767J/kg.K
Câu 6
1 điểm
Sau khi xem xét lại hướng dẫn của nhà sản xuất, người ta thấy rằng hiệu suất đun nước của ấm trong Bài I.1 là 88% và coi như đây là thông số chính xác. Hãy sử dụng hiệu suất này để xác định nhiệt dung riêng của nước lỏng trong bình.
Nếu coi như kết quả đo nhiệt dung riêng trong Bài I.6 là chính xác, nhiệt dung riêng của nước lỏng được cho trong SGK bằng 4 200 J/kg.K cũng là một giá trị chính xác. Hãy giải thích cho sự sai lệch giữa hai số liệu trên.
Để tiếp tục quan sát hiện tượng hoá hơi và đo nhiệt hoá hơi trong thí nghiệm ở Bài I.1, người ta mở nắp bình ra cho hơi nước dễ bay ra. Tuy vậy, hiệu suất ấm đun cũng vẫn giảm tiếp xuống 81%. Hãy chỉ ra nguyên nhân nào dưới đây là không đúng của sự suy giảm này.
AĐáp án A: Nhiệt độ nước sôi cao nên nhiệt lượng truyền qua vỏ bình sẽ nhiều hơn.
BĐáp án B: Nhiệt độ sôi của nước luôn không đổi.
CĐáp án C: Công suất đun của ấm giảm.
DĐáp án D: Do nước đã hoá hơi không bay hết được hoàn toàn khỏi bình.
Đun sôi nước như Bài I.8 đến khi nước trong bình chỉ còn khoảng một nửa thì người ta đổ thêm 0,5 lít nước vẫn được sử dụng làm nước đá (tương đương 0,5 kg nước) ở nhiệt độ 25 °C vào bình rồi đậy nắp lại và không thay đổi công suất đun. Vẫn coi hiệu suất đun nước bằng 88% thì sau bao lâu nước trong bình sẽ sôi trở lại?
Đun sôi nước như Bài I.8 đến khi nước trong bình chỉ còn khoảng một nửa thì người ta đổ thêm 0,5 lít nước vẫn được sử dụng làm nước đá (tương đương 0,5 kg nước) ở nhiệt độ 25 °C vào bình rồi đậy nắp lại và không thay đổi công suất đun. Vẫn coi hiệu suất đun nước bằng 88% thì sau bao lâu nước trong bình sẽ sôi trở lại?
