Câu hỏi hoạt động 1 trang 21 Vật lý 12 Kết nối tri thức: Biết nhiệt dung riêng của nước lớn gấp hơn hai lần của dầu, tại sao trong bộ tản nhiệt (làm mát) của máy biến thế...

1. Biết nhiệt dung riêng của nước lớn gấp hơn hai lần của dầu, tại sao trong bộ tản nhiệt (làm mát) của máy biến thế, người ta lại dùng dầu mà không dùng nước như trong bộ tản nhiệt của động cơ nhiệt?

2. Hãy dựa vào giá trị của nhiệt dung riêng của nước và của đất trong Bảng 4.1 để giải thích tại sao ban ngày có gió mát thổi từ biển vào đất liền, ban đêm có gió ấm thổi từ đất liền ra biển.

3. Một thùng đựng 20 lít nước ở nhiệt độ 20 °C. Cho khối lượng riêng của nước là 1 000 kg/m³.

a) Tính nhiệt lượng cần truyền cho nước trong thùng để nhiệt độ của nó tăng lên tới 70 °C.

b) Tính thời gian truyền nhiệt lượng cần thiết nếu dùng một thiết bị điện có công suất 2,5 kW để đun lượng nước trên. Biết chỉ có 80% điện năng tiêu thụ được dùng để làm nóng nước

Hướng dẫn giải :

1. Vận dụng kiến thức thực tế

2. Dựa vào giá trị của nhiệt dung riêng của nước và của đất

3.

a) Để tính nhiệt lượng cần truyền cho nước, ta sử dụng công thức: Q = mcΔT

b) Để tính thời gian truyền nhiệt lượng cần thiết, ta sử dụng công thức: \(P = \frac{Q}{t}\)

Lời giải chi tiết :

1. Trong bộ tản nhiệt của máy biến thế, dầu thường được sử dụng thay vì nước vì một số lý do sau:

- Điểm nóng chảy và nhiệt độ sôi của dầu cao hơn so với nước, giúp nó có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mà không cần áp lực cao.

- Dầu không dẫn điện tốt hơn nước, điều này là quan trọng trong bộ tản nhiệt của máy biến thế để tránh nguy cơ hỏng hóc và sự cố điện.

- Dầu ít bay hơi hơn và ít bị bay hơi trong quá trình vận hành, giảm nguy cơ mất nước và cần bổ sung nước định kỳ.

- Dầu cũng có khả năng chống oxy hóa tốt hơn nước, giúp kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

2. Ban ngày, mặt biển được làm mát bởi nước, nhiệt dung riêng của nước lớn hơn so với đất, do đó khi gió thổi từ biển vào đất liền, nó mang theo nhiệt lượng từ mặt biển và làm mát môi trường. Ban đêm, đất liền có nhiệt dung riêng lớn hơn so với nước, nên nó giữ nhiệt tốt hơn. Khi gió thổi từ đất liền ra biển, nó mang theo nhiệt từ đất và làm ấm môi trường biển.

3.

a) Để tính nhiệt lượng cần truyền cho nước, ta sử dụng công thức:

Q = mcΔT

Thay vào công thức, ta có:

m = 0,02 m³ × 1000 kg/m³ = 20 kg

Q = 20 kg × 4190 J/kg°C × 50°C = 4190000 J = 4,19 × 10⁶ J

Do đó, nhiệt lượng cần truyền cho nước để nhiệt độ tăng từ 20°C lên 70°C là 4,19× 10⁶ J

b) Để tính thời gian truyền nhiệt lượng cần thiết, ta sử dụng công thức: \(P = \frac{Q}{t}\)

\( \Rightarrow t = \frac{Q}{P} = \frac{{4,{{19.10}^6}}}{{2500}} = 1676s\) = 28 phút

Do đó, thời gian cần thiết để truyền nhiệt lượng cần thiết là khoảng 1676 giây, hoặc khoảng 28 phút.