Bài 7. Bài tập về vật lí nhiệt

Hướng dẫn giải

Để giải các bài tập Vật lí nhiệt cần đến những kiến thức và công thức cơ bản:

Định luật I của nhiệt động lực học, công thức tính nhiệt lượng: Q = m.c.∆T, nhiệt dung riêng, nhiệt hóa hơi,…

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Quy ước dấu phù hợp với Định luật I của Nhiệt động lực học là:

C. Vật thực hiện công: A > 0; vật truyền nhiệt lượng: Q > 0.

Đáp án C

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Đặt Q₁ là nhiệt lượng cung cấp cho nước và Q₂ là nhiệt lượng cung cấp cho rượu. Ta có:

Q₁ = m₁.c₁.∆T \( \Rightarrow \Delta T = \frac{{{Q_1}}}{{{m_1}{c_1}}}\)

Q₂ = m₂.c₂.∆T\( \Rightarrow \Delta T = \frac{{{Q_2}}}{{{m_2}{c_2}}}\)

Đề bài cho biết lượng nước và lượng rượu có thể tích bằng nhau, nên m₁=m₂

\( \Rightarrow \frac{{{Q_1}}}{{{c_1}}} = \frac{{{Q_2}}}{{{c_2}}} \Rightarrow {Q_1} = \frac{{{c_1}}}{{{c_2}}}{Q_2} = \frac{{4200}}{{2500}} = 1,68{Q_2}\)

Đáp án C

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Nước nguội:

- Khi túi trà lọc được thả vào nước nguội, cấu trúc phân tử trong trà và túi trà thường chứa các chất hóa học có thể tan trong nước ở nhiệt độ thấp.

- Tại nhiệt độ thấp, các phân tử trong túi trà không có đủ năng lượng để tạo ra sự tương tác nhanh chóng và mạnh mẽ với nước xung quanh. Do đó, quá trình hòa tan và chiết xuất các chất từ túi trà có thể diễn ra chậm và không đều.

Nước nóng:

- Khi túi trà lọc được thả vào nước nóng, nhiệt độ cao hơn giúp tăng cường động năng của các phân tử trong túi trà và nước.

- Sự gia tăng động năng này tạo điều kiện thuận lợi hơn cho các phân tử trong túi trà tương tác với nước, giúp quá trình hòa tan và chiết xuất các chất từ túi trà diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.

- Các chất hóa học như flavonoid, caffeine, và các hợp chất hương liệu sẽ được giải phóng nhanh chóng vào nước nóng, tạo ra một lớp màu đặc trưng cho trà.

Tóm lại, nước nóng cung cấp năng lượng cần thiết để kích thích sự tương tác giữa các phân tử trong túi trà và nước, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chiết xuất và làm cho hương vị và màu sắc của trà trở nên nổi bật hơn.

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

a) Q = m.c.∆T = 0,3.4,2.10³.(100-20) = 100800 J

\(t = \frac{Q}{P} = \frac{{100800}}{{1000}} = 100,8s = 1,68\)phút

Kết quả này chỉ được coi là gần đúng vì không xét đến các mất mát nhiệt lượng do tỏa ra môi trường xung quanh, và áp suất không phải lúc nào cũng đạt đến áp suất tiêu chuẩn.

b) Q = P.t = 1000.120 = 120000J

Q = m.c.∆T <=> 120000 = m.4200.(100-20)

\( \Rightarrow m = \frac{{4200.80}}{{120000}} = 2,8kg\)

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng cần để đun nước từ 20°C đến sôi ở 100°C:

Q₁ = m₁.c₁.∆T = 1,5.4200.(100-20) = 504000 J

Vì 20% lượng nước đã hóa hơi, nên lượng nước đã hóa hơi là 0.2 lít.

Khối lượng riêng của nước là 1 kg/lít, nên khối lượng nước đã hóa hơi là 0.2 kg.

Q₂ = m.L = 0,2.2,26.10⁶ = 452000 J

Tổng nhiệt lượng mà bếp điện cung cấp:

Q = Q₁ + Q₂ = 504000 + 452000 = 956000 J

Vì chỉ có 75% nhiệt lượng được dùng để đun ấm nước, nên cần nhân với 0.75.

Tổng thời gian đun là 35 phút = 2100 s

\(\overline Q  = \frac{{0,75.956000}}{{2100}} = 341J\)

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)