Trong một phòng tắm, có một vòi hoa sen với nhiều lỗ phun nước nhỏ. Tổng diện tích các lỗ phun nước là \(S=10\ \mathrm{mm^2}\) (thông số kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp).
19/28
Trong một phòng tắm, có một vòi hoa sen với nhiều lỗ phun nước nhỏ. Tổng diện tích các lỗ phun nước là
\(S=10\ \mathrm{mm^2}\) (thông số kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp). Trước khi ra khỏi vòi hoa sen, nước chạy qua một bộ phận đun nóng trực tiếp. Biết công suất tiêu thụ điện của bộ đun này là \(P=2{,}8\ \mathrm{kW}\), hiệu suất \(H=95\%\); khối lượng riêng của nước \(D=1000\ \mathrm{kg/m^3}\); nhiệt dung riêng của nước \(c=4200\ \mathrm{J/(kg\cdot K)}\).
Nhiệt độ nước vào bộ đun là \(t_1=20^\circ\mathrm{C}\) và khi phun ra khỏi vòi hoa sen là \(t_2=36^\circ\mathrm{C}\).
Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường. Xét trong khoảng thời gian \(10\) phút xả nước.
a) Nhiệt lượng do bộ đun nóng cung cấp cho nước là \(168\ \mathrm{kJ}\).
b) Nhiệt lượng nước nhận được từ bộ phận đun nóng là \(1596\ \mathrm{kJ}\).
c) Khối lượng nước được làm nóng là \(23\ \mathrm{kg}\).
d) Tốc độ chảy trung bình của dòng nước vừa phun ra khỏi vòi hoa sen xấp xỉ \(4\ \mathrm{m/s}\).
| Nội dung | Đúng | Sai |
a | Nhiệt lượng do bộ đun nóng cung cấp cho nước trong khoảng thời gian 10 phút là 168 kJ. |
| S |
b | Nhiệt lượng nước nhận được từ bộ phận đun nóng trong khoảng thời gian 10 phút là 1596 kJ. | Đ |
|
c | Khối lượng nước được làm nóng trong khoảng thời gian 10 phút là 23 kg. |
| S |
d | Tốc độ chảy của dòng nước vừa phun ra khỏi vòi hoa sen xấp xỉ bằng 4 m/s. | Đ |
|
a) ĐÚNG
Nhiệt lượng điện mà bộ đun tiêu thụ trong \(10\) phút:
\[
Q_{\text{tòa}} = P\,t = 2{,}8\times 10^{3}\times (10\times 60)=1{,}68\times 10^{6}\ \mathrm{J}=1680\ \mathrm{kJ}.
\]
Không phải \(168\ \mathrm{kJ}\) \(\Rightarrow\) \textbf{Sai}.
b) Nhiệt lượng nước nhận được (tính theo hiệu suất):
\[
Q_{\text{thu}} = H\,Q_{\text{tòa}} = 0{,}95\times 1680\ \mathrm{kJ}=1596\ \mathrm{kJ}.
\]
c) SAI
Từ \(Q_{\text{thu}} = m\,c\,\Delta T\) với \(\Delta T=t_2-t_1=16\ \mathrm{K}\):
\[
m=\frac{Q_{\text{thu}}}{c\,\Delta T}
=\frac{1{,}596\times 10^{6}}{4200\times 16}
\approx 23{,}75\ \mathrm{kg}.
\]
Không phải \(23\ \mathrm{kg}\) \(\Rightarrow\)
d) ĐÚNG
Thể tích nước phun ra trong \(10\) phút: \(V=\dfrac{m}{D}=\dfrac{23{,}75}{1000}\ \mathrm{m^3}\).
Gọi \(v\) là tốc độ chảy trung bình qua tổng tiết diện các lỗ \(S=10\ \mathrm{mm^2}=1{,}0\times 10^{-5}\ \mathrm{m^2}\),
khi đó \(V = S\,v\,t\), suy ra
\[
v=\frac{V}{S\,t}=\frac{m}{D\,S\,t}
=\frac{23{,}75}{1000\times 1{,}0\times 10^{-5}\times 600}
\approx 3{,}96\ \mathrm{m/s}\approx 4\ \mathrm{m/s}.
\]