Bài tập tự luyện Vật lý Chương 1. Vật lý nhiệt có đáp án

Đáp án đúng là A

T (°F) = 1,8t (°C) + 32 = 1,8.52 + 32 = 125,6 °F.

Đáp án đúng là A

$c=\frac{Q}{m\Delta t}=\frac{6900}{0,3.50}=460 \text{J}/\text{k}\text{g}\cdot \text{K}$

Đáp án đúng là A

Nội năng là một dạng năng lượng.

Khi so sánh nhiệt độ của các vật không thể so sánh gián tiếp thông qua nội năng.

Nội năng thay đổi thông qua một trong hai quá trình hoặc cả hai đó là thực hiện công và truyền nhiệt.

+ Sự hoá hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí. Sự hoá hơi thể hiện qua hai hình thức: sự bay hơi và sự sôi.

+ Sự bay hơi chỉ xảy ra trên bề mặt chất lỏng và xảy ra ở nhiệt độ bất kì.

+ Sự sôi xảy ra bên trong và trên bề mặt chất lỏng và chỉ xảy ra ở nhiệt độ sôi.

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

a) Do pít-tông chuyển động thẳng đều nên lực đẩy của khối khí tác dụng lên pít-tông cân bằng với lực ma sát giữa pít-tông và xilanh. Độ lớn lực đẩy của khối khí lên pít-tông: $F=20,0 \text{N}.$

Công của khối khí thực hiện: $A{}^{\prime }=Fs=(20,0 \text{N})\cdot (0,060 \text{m})=1,2 \text{J}.$

b) Theo định luật I nhiệt động lực học: $\Delta U=A+Q.$

Trường hợp này, hệ thực hiện công và nhận nhiệt nên: $A=-1,2 \text{J}$ và $Q=1,5 \text{J}.$

Do đó: $\Delta U=-1,2+1,5=0,30 \text{J}.$

c) Áp suất chất khí: $p=\frac{F}{S}=\frac{20,0 \text{N}}{1,0.10{}^{-4} \text{m}{}^2}=2,0.10{}^5 \text{N}/\text{m}{}^2=2,0.10{}^5 \text{P}\text{a}.$

d) Thể tích khí trong xilanh tăng:

$\Delta V=Ss=\left(1,0\cdot 10{}^{-4} \text{m}{}^2\right)\cdot (0,060 \text{m})=6,0\cdot 10{}^{-6} \text{m}{}^3=6,0\text{m}\text{l}$

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

a) Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 0,020 kg nước đá tại nhiệt độ nóng chảy:

$Q{}_1=m\lambda =(0,020 \text{k}\text{g})\cdot \left(3,34\cdot 10{}^5 \text{J}/\text{k}\text{g}\right)=6680 \text{J}$

b) Nhiệt lượng cần thiết để đưa 0,020 kg nước từ $0{}^{°}\text{C}$ đến $100,0{}^{°}\text{C}$ (tăng 100 độ):

$Q{}_2=mc\cdot \Delta T=(0,020 \text{k}\text{g})\cdot \left(4,20\cdot 10{}^3 \text{J}/\text{k}\text{g}\text{K}\right)\cdot (100,0 \text{K})=8400 \text{J}$

c) Nhiệt lượng cần thiết để làm hoá hơi hoàn toàn 0,020 kg nước ở $100{}^{°}\text{C}$:

$Q{}_3=mL=(0,020 \text{k}\text{g})\cdot \left(2,26\cdot 10{}^6 \text{J}/\text{k}\text{g}\right)=45200 \text{J}$

d) Tổng nhiệt lượng cần thiết: $Q=Q{}_1+Q{}_2+Q{}_3=60280 \text{J}.$

Đáp án: a) Sai; b) Sai; c) Sai; d) Đúng.

Thân nhiệt bình thường của con người nằm trong khoảng 35 °C đến 42 °C.

a) Sai;

b) Đúng;

c) Sai;

d) Sai.

Đáp án: 240g

Khối lượng miếng bạc: $m=\frac{Q}{\lambda }=\frac{25,2\cdot 10{}^3}{1,05\cdot 10{}^5}=0,24 \text{k}\text{g}=240 \text{g}$.

a) Khi nhúng nhiệt kế trong nước đá đang tan, giá trị nhiệt độ trên nhiệt kế là 0 °C.

b) Khi nhiệt kế được đặt trong hơi nước bên trên mặt nước đang sôi, giá trị nhiệt độ trên nhiệt kế là 100 °C.

c) Chiều dài cột thuỷ ngân ở 0 °C, 50 °C, 100 °C lần lượt là ${\mathcal{l}}_0,\mathcal{l}{}_1=\mathcal{l}{}_0+50\alpha ,\mathcal{l}{}_2=\mathcal{l}{}_0+100\alpha$

Tính được {\mathcal{l}}_2=47mm.

d) Ta có ${\mathcal{l}}_3=\mathcal{l}{}_0+\alpha t{}_3=61.$Tính được t₃ = 70 °C.

Đáp án: a) 0; b) 100; c) 47; d) 70.

Đáp án: 299g

Từ đồ thị, ta thấy cần cung cấp nhiệt lượng Q = 100 kJ để hoá lỏng hoàn toàn khối băng ở 0 °C.

Khối lượng khối băng: $m=\frac{Q}{\lambda }=\frac{100\cdot 10{}^3}{3,34\cdot 10{}^5}\approx 0,299 \text{k}\text{g}=299 \text{g}$.

Khối lượng = thể tích $\times$ khối lượng riêng: $m=V\rho .$

Phần năng lượng dùng để bay hơi:

Q = Năng lượng toàn phần $\times$ Hiệu suất $=\left(10800.10{}^3 \text{J}\right).0,80=8640000 \text{J}\text{.}$

Mặt khác: $Q=mL=V\rho L\to V=\frac{Q}{\rho L}=\frac{8640000 \text{J}}{\left(1000 \text{k}\text{g}/\text{m}{}^3\right)\cdot \left(2,4\cdot 10{}^6 \text{J}/\text{k}\text{g}\right)}=3,6\cdot 10{}^{-3} \text{m}{}^3.$

Đáp án: 3,6 lít

a) Biết rằng:

- 0°C tương ứng với 10 °X

- 50°C tương ứng với 50 °X

Gọi nhiệt độ theo thang Celsius là t và nhiệt độ theo thang X là T_X.

Dựa trên thông tin trên, ta có thể thiết lập hệ phương trình để tìm mối quan hệ giữa t và T_X:

Xét mối quan hệ tuyến tính giữa t và T_X: T_X = a⋅t + b

Sử dụng các điểm đã cho để xác định a và b:

- Khi t = 0 °C, T_X = a.0 + b = 10 °X

- Khi t = 50 °C, T_X = a.50 + b = 50 °X

Giải hệ phương trình tìm được a = 0,8; b = 10.

Do đó, biểu thức chuyển đổi từ Celsius sang X là: T_X = 0,8t + 10

b) Thay |T_X – t| = 3 vào biểu thức ở câu a, ta tính được t = 35 °C.

a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun ấm nước đến khi sôi ở 100 °C:

Q = (m_ấmc_th + m_nc_n)(t₂ − t₁) = (0,5.460 + 1,8.4180).(100 - 25) = 581550 J

b) Thời gian đun sôi một ấm nước: .

a) Ta có:

$m{}_{\text{A}}c{}_{\text{A}}(16-12)=m{}_{\text{B}}c{}_{\text{B}}(19-16)\Rightarrow 4m{}_{\text{A}}c{}_{\text{A}}=3m{}_{\text{B}}c{}_{\text{B}}$ (1)

$m{}_{\text{B}}c{}_{\text{B}}(23-19)=m{}_{\text{C}}c{}_{\text{C}}(28-23)\Rightarrow 5m{}_{\text{C}}c{}_{\text{C}}=4m{}_{\text{B}}c{}_{\text{B}}$ (2)

Từ (1) và (2), ta được: $16m{}_{\text{A}}c{}_{\text{A}}=15m{}_{\text{C}}c{}_{\text{C}}$ (3)

Gọi $t{}_1$ là nhiệt độ cân bằng khi trộn mẫu A với mẫu C, ta có:

$m{}_{\text{A}}c{}_{\text{A}}\left(t{}_1-12\right)=m{}_{\text{C}}c{}_{\text{C}}\left(28-t{}_1\right)$ (4)

Thay (3) vào (4), ta tính được: $t{}_1=20,26{}^{°}\text{C}.$

b) Gọi $t{}_2$ là nhiệt độ cân bằng khi trộn cả ba mẫu với nhau, ta có:

$m{}_{\text{A}}c{}_{\text{A}}\left(t{}_2-12\right)+m{}_{\text{B}}c{}_{\text{B}}\left(t{}_2-19\right)=m{}_{\text{C}}c{}_{\text{C}}\left(28-t{}_2\right)$

Ta tính được: $t{}_2=19,76{}^{°}\text{C}.$

c) Tương tự, gọi $t{}_3$ là nhiệt độ cân bằng của hệ lúc này, ta có:

$2m{}_{\text{A}}c{}_{\text{A}}\left(t{}_3-12\right)+m{}_{\text{B}}c{}_{\text{B}}\left(t{}_3-19\right)=m{}_{\text{C}}c{}_{\text{C}}\left(28-t{}_3\right)$

Ta tính được: $t{}_3=18{}^{°}\text{C}.$

Đáp án: 80,95

Công mà hệ (viên đạn và quả dưa) thực hiện có độ lớn:

$\left|A\right|=\Delta W{}_{\text{d}}=\left(\frac{1}{2}mv{}^2+\frac{1}{2}MV{}^2\right)-\frac{1}{2}mv{}_0^2$

Do hệ thực hiện công nên: $A=-\left[\left(\frac{1}{2}mv{}^2+\frac{1}{2}MV{}^2\right)-\frac{1}{2}mv{}_0^2\right]=\frac{1}{2}mv{}_0^2-\frac{1}{2}mv{}^2-\frac{1}{2}MV{}^2$

Do không có sự truyền nhiệt nên độ tăng nội năng của hệ:

$\Delta U=A=\frac{1}{2}mv{}_0^2-\frac{1}{2}mv{}^2-\frac{1}{2}MV{}^2$$=\frac{1}{2}\cdot 0,045\cdot 100{}^2-\frac{1}{2}\cdot 0,045\cdot 80{}^2-\frac{1}{2}\cdot 2,5\cdot 0,2{}^2=80,95 \text{J}$.

Đáp án: 2,94

Do trong quá trình va chạm với mặt đất, một phần năng lượng đã chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, năng lượng âm thanh,… nên quả bóng không nảy lên được đến độ cao ban đầu.

U = mgh₁ – mgh₂ = 0,1.9,8.(10 – 7) = 2,94 J.

Đáp án: 906,5

Từ định luật 1 của nhiệt động lực học, ta có: U = Q + A

Chất khí thực hiện công để thắng được áp suất bên ngoài: A = F.h (h là quãng đường dịch chuyển của pít-tông trong bình, F là lực tác dụng lên pít-tông; F = p.S với p là áp suất tác dụng lên pít-tông, S là tiết diện của bình).

A = F.h = pSh = pV = 1.(5 - 10) = -5 l.atm = -506,5 J.

Độ biến thiên nội năng: U = 400 – (–506,5) = 906,5 J.

1. Kim loại làm nồi nấu gang, thép phải có nhiệt độ nóng chảy cao hơn đáng kể nhiệt độ nóng chảy của gang (1 150 °C – 1200 °C) và của thép (≈ 1 535 °C).

2. Khi bỏ thêm vào nồi thép nóng chảy đỏ rực đó một ít rơm, một số nguyên tố (H₂, O₂, N,...) sẽ hoá hơi ở nhiệt độ cao, còn lại chủ yếu là carbon và một số nguyên tố kim loại sẽ nóng chảy ở nhiệt độ của thép nóng chảy. Lúc này hàm lượng carbon trong nồi đã tăng lên và chúng trở thành gang.

Đáp án: 4500J; 375J

1. Lượng khí trong bình tích áp có khả năng sinh được công bằng: 5 000.90% = 4 500 J

2. Nội năng của lượng khí trong bình lúc đầu tăng thêm một lượng bằng: $\frac{4500.250}{3000}=375 \text{J}$

Đáp án: 109 890

Chú ý rằng 1,8 lít nước có khối lượng 1,8 kg; 1 kWh = 3 600 000 J.

Khối lượng nước cần đun trong một tháng bằng: 40.1,8.26 = 1 872 kg

Nhiệt lượng cần cung cấp để làm 1 872 kg nước sôi từ nhiệt độ ban đầu 20 °C là

Q = mc(100 - 20) = 1 872.4 200.80= 628 992 000 J

Nếu đun nước bằng bếp điện thì cần lượng điện tiêu thụ là:

$\text{N}{}_{\text{B}}=\frac{628992000}{3600000}\cdot \frac{100}{70}=249,6\text{k}\text{W}\text{h}$

Nếu đun nước bằng ấm điện thì cần lượng: $\text{N}{}_{\text{A}}=\frac{628992000}{3600000}\cdot \frac{100}{90}=194,1\text{k}\text{W}\text{h}$

Số tiền điện dùng đun nước nhà trường tiết kiệm được mỗi tháng bằng:

1 980(249,6 – 194,1) = 109 890 (đồng).

Nhiệt lượng cần thiết để ấm và nước từ nhiệt độ 30°C đến nhiệt độ sôi 100°C là

Q₁ = 0,5.4200.70 + 0,5.380.70 = 1,6.10⁵ J

Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,10 lít nước hoá hơi là: Q₂ = 0,1.2,3.10⁶ = 2,3.10⁵ J.

Tổng nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm nước: Q = Q₁ + Q₂ = 3,9.10⁵ J.