Để đúc một mẫu vật, người ta sử dụng nguồn nung có công suất không đổi để làm nóng chảy hoàn toàn một khối kim loại có khối lượng \({\rm{m}} = 180{\rm{\;g}}\), sau đó tắt nguồn nung và đổ toà
21/28
Để đúc một mẫu vật, người ta sử dụng nguồn nung có công suất không đổi để làm nóng chảy hoàn toàn một khối kim loại có khối lượng \({\rm{m}} = 180{\rm{\;g}}\), sau đó tắt nguồn nung và đổ toàn bộ vào khuôn. Từ khi kim loại bắt đầu nóng chảy, người ta ghi lại sự phụ thuộc nhiệt độ t của nó theo thời gian \(\tau \) và vẽ được đồ thị như Hình vẽ. Coi công suất toả nhiệt ra môi trường là không đổi trong suốt quá trình, bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của khuôn, nhiệt nóng chảy riêng của kim loại là \(\lambda = 20{\rm{\;kJ}}/{\rm{kg}}\).
Trong 40s đầu khối kim loại đang nóng chảy và nội năng của nó không đổi.
Tại thời điểm tắt nguồn nung, nhiệt độ của khối kim loại là \({248^ \circ }{\rm{C}}\).
Nhiệt dung riêng của kim loại khi ở trạng thái lỏng là \(500{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\).
Thời điểm hoàn thành quá trình đúc (thời gian từ thời điểm \(\tau = 0\) đến thời điểm kim loại đông đặc hoàn toàn) là 100s.
a) sai
Trong 40s đầy chuyển từ rắn sang lỏng → nóng chảy.
Nội năng không đổi → sai vì nội năng tăng nó vẫn tiếp tục nhận nhiệt
b) đúng
Tắt nguồn nung. Nhiệt độ giảm dần (sẽ không cấp nhiệt cho nó)
(Mỗi vạch là 1 độ \( \Rightarrow 248\)
c) đúng
+ Từ (\(40 - 50{\rm{\;s}}\))
\({{\rm{Q}}_{{\rm{ich\;}}}} = {\rm{m}}.{\rm{c}}.{\rm{\Delta t}} \Rightarrow \) Cần tìm c
\(\left( {{{\rm{P}}_{{\rm{lo}}}} - {{\rm{P}}_{{\rm{hao\;phi\;}}}}} \right){\rm{\Delta t}} = {\rm{mc}}.{\rm{\Delta t}}\)
\( \Rightarrow \left( {{{\rm{P}}_{{\rm{lo}}}} - {{\rm{P}}_{{\rm{haophi\;}}}}} \right)\left( {50 - 40} \right) = 0,18.{\rm{c}}.\left( {248 - 238} \right)\)
+ Từ (\(0 \to 40\))
\({{\rm{Q}}_{{\rm{ich\;}}}} = \lambda {\rm{m}}\)
\(\left( {{{\rm{P}}_{{\rm{lo\;}}}} - {{\rm{P}}_{{\rm{hao\;phi\;}}}}} \right)\left( {40 - 0} \right) = {20.10^3}.0,18\)
\( \Rightarrow \left( {{{\rm{P}}_{{\rm{lo}}}} - {{\rm{P}}_{{\rm{hao\;phi\;}}}}} \right) = \frac{{{{20.10}^3}.0,18}}{{40}} = 90\left( {\rm{W}} \right)\)
\( \Rightarrow 90.10 = 0,18.c.10\)
\( \Rightarrow {\rm{c}} = 500\left( {{\rm{J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\)
d) sai
\({{\rm{Q}}_{{\rm{dong\;dac\;}}}} = {\rm{m}}\lambda = 0,{18.20.10^3}\)
\({{\rm{Q}}_{{\rm{toa\;}}}} = {{\rm{Q}}_{{\rm{thu\;}}}}\) (1)
\( \Rightarrow 0,{18.20.10^3} = {{\rm{P}}_{{\rm{hp}}}}.{\rm{\Delta t}}\)
(Khi tắt lò \( \Rightarrow {{\rm{Q}}_{{\rm{hp}}}} = {\rm{mc}}.{\rm{\Delta }}\tau \)
\( \Rightarrow {P_{hp}}.\underbrace {80 - 50}_{{\rm{\Delta }}\tau } = 0,18.500\left( {248 - 238} \right)\)
\( \Rightarrow {{\rm{P}}_{{\rm{hp}}}} = 30{\rm{\;(W}})\)
\(\left( 1 \right)\mathop \to \limits^{{\rm{P}} = 30{\rm{\;W\;}}} 0,{18.20.10^3} = 30.{\rm{\Delta }}\tau \)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}\tau = 120\left( {\rm{s}} \right)\) (Tức là toàn bộ quá trình đông đặc diễn ra trong 120s ; trước đông đặc đã có 80s)
Vậy tổng thời gian: \(80 + {\rm{\Delta }}\tau = 80 + 120 = 200\left( {\rm{s}} \right)\)