Dùng một bếp điện loại 200V − 1000W hoạt động ở hiệu điện thế U = 150V để đun sôi ấm nước. Bếp có hiệu suất là 80%. Sự tỏa nhiệt từ ấm ra không khí như sau: Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút n

7/25

Dùng một bếp điện loại 200V − 1000W hoạt động ở hiệu điện thế U = 150V để đun sôi ấm nước. Bếp có hiệu suất là 80%. Sự tỏa nhiệt từ ấm ra không khí như sau: Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút nước hạ xuống 0,5^oC. Ấm có khối lượng m₁= 100g và nhiệt dung riêng C₁= 600J/kg.K, nước có khối lượng m₂= 500g, nhiệt dung riêng C₂= 4200J/kg.K và nhiệt độ ban đầu là 20^oC. Tìm thời gian cần thiết để đun sôi lượng nước trên.

6 phút 40 giây.

6 phút 24 giây.

5 phút 7,2 giây.

9 phút 4 giây.

Giải thích

Đáp án đúng là A

+ Độ giảm nhiệt lượng của ấm trong thời gian 1 phút là:

Δ Q = ( m 1 c 1 + m 2 c 2 ) Δ t = ( 0 , 1 . 6 0 0 + 0 , 5 . 4 2 0 0 ) . 0 , 5 = 1 0 8 0 J

Nhiệt lượng hao phí trong mỗi giây là: Q 0 = Δ Q t = 1 0 8 0 6 0 ( J / s )

⇒ phần công suất hao phí ra bên ngoài môi trường là: Δ P = 1 8 W

Điện trở của bếp: R = U b 2 P b = 2 0 0 2 1 0 0 0 = 4 0 Ω

Công suất của bếp khi mắc vào nguồn U = 1 5 0 V là: P = U 2 R b = 1 5 0 2 4 0 = 5 6 2 , 5 W

Công suất có ích của ấm truyền cho nước: P 1 = H . P = 0 , 8 . 5 6 2 , 5 = 4 5 0 W

Ấm cung cấp công suất có ích là P 1 = 4 5 0 W nhưng bị hao phí ra bên ngoài môi trường mất Δ P nên thực chất công suất có ích cho quá trình đun sôi là:

P i = P i − Δ P = 4 5 0 − 1 8 = 4 3 2 W

Nhiệt lượng có ích dùng cho việc đun sôi nước là:

Q i = ( m 1 c 1 + m 2 c 2 ) ( t 2 − t 1 ) = ( 0 , 1 . 6 0 0 + 0 , 5 . 4 2 0 0 ) ( 1 0 0 − 2 0 ) = 1 7 2 8 0 0 J

⇒ thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước trên là: t = Q i P i = 1 7 2 8 0 0 4 3 2 = 4 0 0 s = 6 phút 40 giây