Một học sinh dùng một ấm điện có thông số như hình 1 để đun 1,2 lít nước ở nhiệt độ phòng. Ấm được nối với nguồn điện xoay chiều có điện áp \(220{\rm{\;V}} - 50{\rm{\;Hz}}\). Học sinh này dùn
22/28
Một học sinh dùng một ấm điện có thông số như hình 1 để đun 1,2 lít nước ở nhiệt độ phòng. Ấm được nối với nguồn điện xoay chiều có điện áp \(220{\rm{\;V}} - 50{\rm{\;Hz}}\). Học sinh này dùng nhiệt kế và đồng hồ để nghiên cứu sự thay đổi nhiệt độ của nước theo thời gian và thu được đồ thị như hình 2. Biết nhiệt dung riêng của nước là \(4200{\rm{\;J}}/\left( {{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\), nhiệt hóa hơi riêng của nước là \(2,{3.10^6}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\); khối lượng riêng của nước là \(1,0{\rm{\;kg}}/\) lít. Vỏ ấm làm bằng inox có khối lượng 800 g và nhiệt dung riêng là \(500{\rm{\;J}}/\left( {{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\). Cho rằng tỉ lệ nhiệt lượng tỏa ra môi trường so với điện năng tiêu thụ là không đổi trong quá trình đun nước. Biết ấm điện chỉ ngắt điện khi cạn nước.
Nhiệt độ phòng là 298 K.
Nhiệt lượng nước thu vào để tăng đến nhiệt độ sôi là \(3,{87.10^5}{\rm{\;J}}\).
Trong quá trình đun cho đến khi nước bắt đầu sôi thì hiệu suất làm nóng nước là \(92{\rm{\% }}\).
Kể từ khi nước bắt đầu sôi, nếu tiếp tục đun nước thì sau khoảng thời gian 1,8 giờ ấm sẽ tự ngắt điện.
a) Đúng. Từ đồ thị có \(T\left( K \right) = t\left( {{\;^ \circ }C} \right) + 273 = 25 + 273 = 298{\rm{\;K}}\).
b) Sai. \({m_{\rm{n}}} = VD = 1,2.1 = 1,2{\rm{\;kg}}\)
\({Q_1} = {m_{\rm{n}}}{c_{\rm{n}}}{\rm{\Delta }}t = 1,2.4200.\left( {100 - 25} \right) = 3,{78.10^5}{\rm{\;J}}\)
c) Sai. \({A_1} = P{t_1} = 1850.240 = 4,{44.10^5}{\rm{\;J}}\)
\(H = \frac{{{Q_1}}}{{{A_1}}} = \frac{{3,{{78.10}^5}}}{{4,{{44.10}^5}}} \approx 0,851 = 85,1{\rm{\% }}\)
d) Sai. \({Q_2} = {m_{\rm{n}}}{c_{\rm{n}}}{\rm{\Delta }}t = 0,8.500.\left( {100 - 25} \right) = 0,{3.10^5}{\rm{\;J}}\)
\({Q_3} = {m_{\rm{n}}}L = 1,2.2,{3.10^6} = 27,{6.10^5}{\rm{\;J}}\)
\({Q_1} + {Q_2} = \frac{{{Q_3}}}{{{A_2}}} \Rightarrow \frac{{3,{{78.10}^5} + 0,{{3.10}^5}}}{{4,{{44.10}^5}}} = \frac{{27,{{6.10}^5}}}{{{A_2}}} \Rightarrow {A_2} = \frac{{2553}}{{85}}{.10^5}{\rm{\;J}}\)
\({t_2} = \frac{{{A_2}}}{{{P_2}}} = \frac{{\frac{{2553}}{{85}}{{.10}^5}}}{{500}} \approx 6007{\rm{\;s}} \approx 1,67{\rm{\;h}}\)