Bài 4. Một bếp dầu đun sôi 1 lít nước dựng trong một ấm bằng nhôm khối lượng 300gam thì sau thời gian t = 10 phút nước sôi. Nếu dùng bếp trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước...

Để tính thời gian nước sôi khi đun 2 lít nước, ta cần áp dụng công thức chuyển đổi năng lượng: Q = mcΔT Trong đó: - Q là lượng nhiệt cần thiết để đun sôi nước (J) - m là khối lượng của nước (kg) - c là nhiệt dung riêng của nước (J/kg.K) - ΔT là sự thay đổi nhiệt độ của nước từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sôi (K) Với 1 lít nước, khối lượng m = 1 kg. Ta có: Q = mcΔT = 1 x 4200 x (100 - 25) = 315000 J Để đun sôi 2 lít nước, khối lượng m = 2 kg. Ta cần tính lượng nhiệt cần thiết để đun sôi 2 lít nước: Q' = mcΔT = 2 x 4200 x (100 - 25) = 630000 J Tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho ấm nhôm và nước để đun sôi 2 lít nước là: Q_total = Q + Q' = 315000 + 630000 = 945000 J Do đó, công suất của bếp dầu cần đạt ít nhất là: P = Q_total / t Với t là thời gian cần để đun sôi 2 lít nước. Ta có: P = 945000 / t Ta biết rằng bếp dầu cung cấp nhiệt một cách đều đặn, do đó công suất của bếp dầu không thay đổi khi đun 1 hoặc 2 lít nước. Ta có thể tính được công suất của bếp dầu từ thông số khối lượng và nhiệt dung riêng của nhôm: P = mcΔT / t Với m = 0.3 kg, c = 880 J/kg.K, ΔT = 100 - 25 = 75 K, ta có: P = 0.3 x 880 x 75 / (10 x 60) = 330 W Vậy thời gian cần để đun sôi 2 lít nước là: t = Q_total / P = 945000 / 330 = 2864 giây ≈ 48 phút. Vậy sau khoảng 48 phút, 2 lít nước sẽ sôi khi đun trên bếp dầu này.