Quạt điều hòa là thiết bị làm mát hoạt động dựa trên nguyên lý bay hơi nước, kết hợp với cơ chế lưu thông không khí. Khi không khí nóng đi qua các tấm làm mát được giữ ẩm, nước trên tấm này b
22/28
Quạt điều hòa là thiết bị làm mát hoạt động dựa trên nguyên lý bay hơi nước, kết hợp với cơ chế lưu thông không khí. Khi không khí nóng đi qua các tấm làm mát được giữ ẩm, nước trên tấm này bay hơi, hấp thụ nhiệt từ không khí, làm giảm nhiệt độ của luồng gió thổi ra. Quá trình này không chỉ giúp làm mát mà còn tạo độ ẩm cho không gian. Một quạt điều hòa dùng cho gia đình có dung tích bình chứa nước là 8 lít, khi công suất của quạt cực đại thì lưu lượng gió qua quạt là \(400{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}/{\rm{h}}\). Một gia đình sử dụng quạt bật ở chế độ cực đại để làm mát ở điều kiện nhiệt độ bên ngoài là \({35^ \circ }{\rm{C}}\) thì không khí quạt thổi ra có nhiệt độ \({27^0}{\rm{C}}.\;\)Biết khối lượng riêng của không khí là \(1,12{\rm{\;kg}}/{{\rm{m}}^3}\), nhiệt hóa hơi riêng của nước ở \({35^{\rm{o}}}{\rm{C}}\) là \(2,{26.10^6}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\), khối lượng riêng của nước \(1000{\rm{\;kg}}/{{\rm{m}}^3}\), nhiệt dung riêng của không khí là \(1005{\rm{\;J}}/\left( {{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\). Tốc độ bay hơi của nước được xem là đều.
Nhiệt độ của không khí giảm \(46,{4^{\rm{o}}}{\rm{F}}\) khi đi qua các tấm làm mát.
Nhiệt lượng mà nước thu vào để hóa hơi được lấy từ không khí đi qua mát.
Nhiệt lượng mà nước thu vào để hóa hơi trong một đơn vị thời gian (làm tròn đến hàng phần mười) là 750, 4J.
Nước trong bình chứa được đổ đầy trước khi sử dụng, thời gian sử dụng của quạt cho đến khi hết nước trong bình (làm tròn đến hàng phần trăm) là 5,02 giờ.
a) Độ biến thiên nhiệt độ của không khí theo thang Celsius là: \({\rm{\Delta }}t = 35 - 27 = {8^{\rm{o}}}{\rm{C}}\).
Độ biến thiên nhiệt độ theo thang Fahrenheit là: \({\rm{\Delta }}T\left( {{\;^{\rm{o}}}{\rm{\;F}}} \right) = 1,8.{\rm{\Delta }}t\left( {{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}} \right) = 1,8.8 = 14,{4^{\rm{o}}}{\rm{F}}\) ⇒ Sai.
b) Theo nguyên lý hoạt động của quạt điều hòa được mô tả, nước bay hơi sẽ thu nhiệt lượng từ luồng không khí nóng thổi qua, từ đó làm giảm nhiệt độ của không khí ⇒ Đúng.
c) Khối lượng không khí đi qua quạt trong 1 giây (1 đơn vị thời gian) là:
\({m_{kk}} = \frac{{400}}{{3600}}.1,12 = \frac{{1,12}}{9}\left( {{\rm{kg}}/{\rm{s}}} \right)\)
Nhiệt lượng không khí tỏa ra trong 1 giây để hạ từ \({35^ \circ }{\rm{C}}\) xuống \({27^ \circ }{\rm{C}}\) cũng chính là nhiệt lượng nước thu vào để hóa hơi trong 1 giây:
\({Q_{1s}} = {m_{kk}}.{c_{kk}}.{\rm{\Delta }}t = \frac{{1,12}}{9}.1005.\left( {35 - 27} \right) = \frac{{1,12.1005.8}}{9} \approx 1000,53{\rm{\;J}} \Rightarrow \) Sai.
d) Thể tích nước tối đa trong bình là \(V = 8\) lít \( = {8.10^{ - 3}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\).
Khối lượng nước trong bình: \({m_n} = V.{D_n} = {8.10^{ - 3}}.1000 = 8{\rm{\;kg}}\).
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp để toàn bộ 8 kg nước này hóa hơi là:
\({Q_{{\rm{tong\;}}}} = {m_n}.L = 8.2,{26.10^6} = 18,{08.10^6}{\rm{\;J}}\)
Thời gian để quạt sử dụng hết lượng nước này là:
\(t = \frac{{{Q_{{\rm{tong\;}}}}}}{{{Q_{1s}}}} = \frac{{18,{{08.10}^6}}}{{1000,533}} \approx 18070,36{\rm{\;s}} \approx 5,02\) giờ \( \Rightarrow \) Đúng