Câu hỏi bài 5 trang 32 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Dùng bếp điện để đun một ấm nhôm khối lượng 600 g đựng 1,5 lít nước ở nhiệt độ 20 °C...

Dùng bếp điện để đun một ấm nhôm khối lượng 600 g đựng 1,5 lít nước ở nhiệt độ 20 °C. Sau 35 phút đã có 20% lượng nước trong ấm hóa hơi ở nhiệt độ sôi 100 °C. Tính nhiệt lượng trung bình mà bếp điện cung cấp cho ấm nước trong mỗi giây, biết chỉ có 75% nhiệt lượng mà bếp tỏa ra được dùng vào việc đun ấm nước. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K, của nước là 4 200 J/kg.K; nhiệt hóa hơi riêng của nước ở nhiệt độ sôi 100 °C là 2,26.10⁶ J/kg. Khối lượng riêng của nước là 1 kg/lít.

Hướng dẫn giải :

Để tính nhiệt lượng trung bình mà bếp điện cung cấp cho ấm nước trong mỗi giây, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:

1. Tính nhiệt lượng cần để đun nước từ 20°C đến sôi ở 100°C.

2. Tính lượng nước đã hóa hơi.

3. Tính tổng nhiệt lượng mà bếp điện cung cấp.

4. Tính nhiệt lượng trung bình mỗi giây.

Lời giải chi tiết :

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

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