(2025) Đề thi tổng ôn tốt nghiệp THPT Vật lí có đáp án - Đề 33

Một học sinh dùng bếp điện để đun một ấm nhôm khối lượng $500\ \mathrm{g}$ đựng $1{,}4\ \ell$ nước ở nhiệt độ $25^\circ\mathrm{C}$.

23/28

Một học sinh dùng bếp điện để đun một ấm nhôm khối lượng $500\ \mathrm{g}$ đựng $1{,}4\ \ell$ nước ở nhiệt độ $25^\circ\mathrm{C}$. Sau $30$ phút đã có $25\%$ lượng nước trong ấm hóa hơi ở nhiệt độ sôi $100^\circ\mathrm{C}$. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là $880\ \mathrm{J/(kg\cdot K)}$, của nước là $4200\ \mathrm{J/(kg\cdot K)}$; nhiệt hóa hơi riêng của nước ở nhiệt độ sôi là $2{,}26\cdot 10^6\ \mathrm{J/kg}$. Khối lượng riêng của nước là $1000\ \mathrm{kg/m^3}$. Hiệu suất của quá trình đun nước là $80\%$. Nhiệt lượng trung bình mà bếp điện cung cấp cho ấm nước trong mỗi giây bằng bao nhiêu $\mathrm{J}$ (làm tròn đến hàng chục)?

0/3000 ký tự
Giải thích

Khối lượng nước chứa trong ấm: $m_n = D_n V_n = 1000\cdot 1{,}4\cdot 10^{-3} = 1{,}4\ \mathrm{kg}$.

Nhiệt lượng ấm nước thu vào trong $30$ phút để ấm và nước tăng nhiệt độ đến nhiệt độ sôi của nước $100^\circ\mathrm{C}$ (thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của ấm nhôm) và làm hóa hơi $25\%$ lượng nước trong ấm. Ta có:
\[
Q_{\text{thu}}=m_a c_{\text{nh}}\Delta T+m_n c_n \Delta T+\lambda\cdot 25\%\cdot m_n .
\]
Suy ra
\[
Q_{\text{thu}}
=0{,}5\cdot 880\cdot (100-25)+1{,}4\cdot 4200\cdot (100-25)+2{,}26\cdot 10^6\cdot 25\%\cdot 1{,}4
=1\,265\,000\ \mathrm{J}.
\]

Nhiệt lượng bếp điện đã cung cấp trong $30$ phút là:
\[
H=\frac{Q_{\text{ích}}}{Q_{\text{tỏa}}}\cdot 100\%
\Longrightarrow
Q_{\text{tỏa}}=\frac{Q_{\text{thu}}\cdot 100\%}{H}
=\frac{1\,265\,000\cdot 100\%}{80\%}
=1\,581\,250\ \mathrm{J}.
\]

Nhiệt lượng trung bình mà bếp điện cung cấp cho ấm nước trong mỗi giây là:
\[
\frac{1\,581\,250}{30\cdot 60}\approx 880\ \mathrm{J}.
\]