Câu hỏi hoạt động 1 trang 28 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm cho 10 kg nước ở 25 °C chuyển hoàn toàn thành hơi ở 100 °C...

1. Tính nhiệt lượng cần thiết để làm cho 10 kg nước ở 25 °C chuyển hoàn toàn thành hơi ở 100 °C. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4 200 J/kg.K; nhiệt hóa hơi riêng của nước ở 100 °C là 2,26.10⁶ J/kg

2. Vận động viên chạy Marathon mất rất nhiều nước trong khi thi đấu. Các vận động viên thường chỉ có thể chuyển hóa khoảng 20% năng lượng hóa học dự trữ trong cơ thể thành năng lượng dùng cho các hoạt động của cơ thể, đặc biệt là hoạt động chạy. Phần năng lượng còn lại chuyển thành nhiệt thải ra ngoài nhờ sự bay hơi của nước qua hô hấp và da để giữ cho nhiệt độ của cơ thể không đồi. Nếu vận động viên dùng hết 11 000 kJ trong cuộc thi thì có khoảng bao nhiêu lít nước đã thoát ra khỏi cơ thể? Coi nhiệt độ cơ thể của vận động viên hoàn toàn không đối và nhiệt hóa hơi riêng của nước trong cơ thể vận động viên là 2,45.10⁶ J/kg.

Hướng dẫn giải :

1. Để tính nhiệt lượng cần thiết để chuyển hoàn toàn 10 kg nước từ 25 °C thành hơi ở 100 °C, chúng ta sẽ sử dụng công thức: \(Q = {Q_1} + {Q_2}\)

2. Để tính lượng nước đã bay hơi từ cơ thể của vận động viên, chúng ta sử dụng công thức: \(m = \frac{Q}{L}\)

Lời giải chi tiết :

1. Để tính nhiệt lượng cần thiết để chuyển hoàn toàn 10 kg nước từ 25 °C thành hơi ở 100 °C, chúng ta sẽ sử dụng công thức: \(Q = {Q_1} + {Q_2}\)

\(\begin{array}{l}{Q_1} = m.c.\Delta T = 10.4200.(100 - 25) = 3150000J\\{Q_2} = m.L = 10.2,{26.10^6} = 22600000J\\ \Rightarrow Q = 3150000 + 22600000 = 25760000J\end{array}\)

2.

Q_nhiệt = Tổng năng lượng tiêu thụ x Tỉ lệ chuyển hóa nhiệt = 11000.0,8 = 8800 J

\(m = \frac{{{Q_{nhiet}}}}{L} = \frac{{8800000}}{{2,{{45.10}^6}}} = 3,59kg\)

Lượng nước thoát ra khỏi cơ thể vận động viên là: \(3,59.\frac{1}{{4,{{184.10}^3}}} = 0,0009l\)