Ở một cơ sở đúc đồng tại phường Đúc, thành phố Huế, người ta tiến hành đúc một quả chuông bằng đồng nguyên chất có khối lượng 50 kg qua 6 bước sau đây: 1. Tạo mẫu. 2. Tạo khuôn. 3. Nấu chảy đ
19/28
Ở một cơ sở đúc đồng tại phường Đúc, thành phố Huế, người ta tiến hành đúc một quả chuông bằng đồng nguyên chất có khối lượng 50 kg qua 6 bước sau đây:
1. Tạo mẫu.
2. Tạo khuôn.
3. Nấu chảy đồng.
4. Rót khuôn.
5. Làm nguội và tách sản phẩm khỏi khuôn.
6. Hoàn thiện sản phẩm.
Biết đồng có nhiệt độ nóng chảy là \({1084^ \circ }{\rm{C}}\), nhiệt nóng chảy riêng là \(\lambda = 180{\rm{\;kJ}}/{\rm{kg}}\), nhiệt dung riêng là \(c = 380{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\), nhiệt độ ban đầu của môi trường và hỗn hợp nguyên liệu là \({27^ \circ }{\rm{C}}\), trong quá trình đúc có \(40{\rm{\% }}\) lượng nhiệt bị hao phí ra môi trường.
Khối đồng trên cần nhận được nhiệt lượng xấp xỉ \(29,1{\rm{MJ}}\) để nóng chảy hoàn toàn từ nhiệt độ ban đầu.
Để thay thế than trong đúc đồng nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường, các giải pháp hiệu quả bao gồm chuyển sang dùng nhiên liệu sinh khối (viên nén gỗ, trấu, bã mía), khí tự nhiên, hoặc nhiên liệu điện hóa (như amoniac xanh), cùng với việc tối ưu hóa lò đúc để sử dụng công nghệ đốt sạch hơn hoặc chuyển đổi sang các phương tiện nung chảy không dùng nhiên liệu hóa thạch trực tiếp.
Quá trình nóng chảy diễn ra trong bước 3.
Biết năng suất tỏa nhiệt của than đá là \(30{\rm{MJ}}/{\rm{kg}}\). Khối lượng than đá ít nhất có thể dùng để đúc được quả chuông đồng là \(24,25{\rm{\;kg}}\).
a) Nhiệt lượng mà khối đồng đã nhận để nóng chảy hoàn toàn là:
\({Q_{{\rm{thu\;}}}} = {Q_{{\rm{nong\;}}}} + {Q_{{\rm{nongchay\;}}}} = mc\left( {{t_{nc}} - {t_1}} \right) + m\lambda \)
Thay số ta được:
\({Q_{{\rm{thu\;}}}} = 50.380.\left( {1084 - 27} \right) + 50.180000 = 29083000{\rm{\;J}} \approx 29,1{\rm{MJ}}\).
→ a đúng.
b) Đây là kiến thức về bảo vệ môi trường và tối ưu hóa năng lượng trong công nghiệp.
\( \to \) b đúng.
c) Bước 3 là "Nấu chảy đồng" là quá trình nóng chảy.
→ c đúng.
d) Tổng nhiệt lượng cần cung cấp (tính cả hao phí):
\({Q_{tp}} = \frac{{{Q_{thu}}}}{H} = \frac{{29,083}}{{0,6}} \approx 48,47{\rm{MJ}}\).
Khối lượng than: \({m_{{\rm{than\;}}}} = \frac{{{Q_{tp}}}}{q} = \frac{{48,47}}{{30}} \approx 1,61{\rm{\;kg}}\).
→ d sai.