Một bạn học sinh dùng ấm điện có công suất điện không thay đổi để đun hỗn hợp gồm nước và nước đá có nhiệt độ \(0^\circ\text{C}\), có khối lượng là 2 kg.

	Nội dung	Đúng	Sai
a	Khối lượng nước có trong hỗn hợp ban đầu là 0,2 kg.		S
b	Công suất của ấm điện xấp xỉ bằng 1000 W.	Đ
c	Kể từ thời điểm bắt đầu đun, sau khoảng 13 phút thì nước trong ấm điện bắt đầu sôi.		S
d	Tại thời điểm nước bắt đầu sôi, bạn học sinh ngắt điện và bỏ thêm vào ấm 250 g nước đá ở $-5^\circ\text{C}$. Nhiệt độ của hỗn hợp khi có sự cân bằng nhiệt xảy ra xấp xỉ bằng $80^\circ\text{C}$.	Đ

a) Sai

Do bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường và ấm nên nhiệt lượng mà ấm cung cấp bằng nhiệt lượng mà nước và nước đá thu vào.

Xét đoạn \(OA\), lượng nước đá trong hỗn hợp nhận nhiệt lượng để nóng chảy và chuyển hoàn toàn sang thể lỏng. Ta có:
\[
Q_{0A} = \lambda m_{a2} \;\;\Leftrightarrow\;\; m_{a2} = \frac{Q_{0A}}{\lambda}
= \frac{66{,}8 \cdot 10^3}{3{,}34 \cdot 10^5} = 0{,}2\ \text{kg}.
\]

Khối lượng nước có trong hỗn hợp ban đầu là: \(2 - 0{,}2 = 1{,}8\ \text{kg}\).

b) Đúng

Do khoảng thời gian từ thời điểm bắt đầu đun đến khi nhiệt độ của hỗn hợp bắt đầu tăng lên là 67 giây nên ta có:
\[
Q_{0A} = P \cdot t_{0A} \;\;\Rightarrow\;\; P = \frac{Q_{0A}}{t_{0A}} = \frac{66{,}8 \cdot 10^3}{67} \approx 1000\ \text{W}.
\]

c) Sai

Trong khoảng thời gian từ thời điểm bắt đầu đun đến khi nước bắt đầu sôi, ta có:
\[
Q = Q_{0A} + m_n c_n \Delta T = P t.
\]
\[
\Rightarrow t = \frac{66{,}8 \cdot 10^3 + 2 \cdot 4200 \cdot 100}{1000} \approx 906{,}8\ \text{s} \approx 15\ \text{phút}.
\]

d) Đúng

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
\[
m_n c_n (100 - t_{cb}) = m_{a2} c_a [0 - (-5)] + \lambda m_{a2} + m_{a2} c_n (t_{cb} - 0).
\]

\[
\Rightarrow 2 \cdot 4200 \cdot (100 - t_{cb}) = 0{,}25 \cdot 2100 \cdot 5 + 3{,}34 \cdot 10^5 \cdot 0{,}25 + 0{,}25 \cdot 4200 \cdot t_{cb}.
\]

\[
\Rightarrow t_{cb} \approx 80^\circ \text{C}.
\]