Một ấm nhôm có khối lượng 500g chứa 2 lít nước ở 20C . Biết nhiệt dung riêng của nhôm và nước lần lượt là 880 J/kg. K và 4200 J/kg. K; khối lượng riêng của nước là D=1000~kg/m^{3}. a) Tính nhiệt lượng...

a) Để tính nhiệt lượng cần cung cấp để cho ấm nước sôi, ta sử dụng công thức: Q = m * C * ΔT Trong đó: - Q là nhiệt lượng cần cung cấp (đơn vị J) - m là khối lượng của nước (đơn vị kg) - C là nhiệt dung riêng của nước (đơn vị J/kg.K) - ΔT là sự thay đổi về nhiệt độ (đơn vị K) Với ấm chứa 2 lít nước, khối lượng của nước là: m = D * V Trong đó: - D là khối lượng riêng của nước (đơn vị kg/m^3) - V là thể tích của nước (đơn vị m^3) Với 2 lít = 0.002 m^3 và D = 1000 kg/m^3, ta có: m = 1000 kg/m^3 * 0.002 m^3 = 2 kg Sự thay đổi về nhiệt độ ΔT được tính bằng hiệu giữa nhiệt độ cuối và ban đầu. Trong trường hợp này, từ 20°C tới điểm sôi của nước, ΔT = T_soi - T_ban_dau. Nhiệt dung riêng của nhôm không được sử dụng trong phần này. Để tính T_soi, ta sử dụng công thức: T_soi = T_ban_dau + Q / (m * C) Trong đó: - T_soi là nhiệt độ sôi của nước (đơn vị °C) - T_ban_dau là nhiệt độ ban đầu của nước (đơn vị °C) - Q là nhiệt lượng cần cung cấp (đơn vị J) - m là khối lượng của nước (đơn vị kg) - C là nhiệt dung riêng của nước (đơn vị J/kg.K) Với 30% lượng nhiệt cung cấp bị hao phí ra môi trường, ta có: Q_hao_phi = 0.3 * Q Nên tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho ấm để cho nước sôi là: Q_total = Q + Q_hao_phi b) Để tính thời gian để đun sôi ấm chứa 4 lít nước, ta sử dụng công thức: Q_total = m * C * ΔT Trong trường hợp này, khối lượng của nước được tính bằng công thức: m = D * V Với 4 lít = 0.004 m^3 và D = 1000 kg/m^3, ta có: m = 1000 kg/m^3 * 0.004 m^3 = 4 kg Sự thay đổi về nhiệt độ ΔT được tính bằng hiệu giữa nhiệt độ cuối và ban đầu. Trong trường hợp này, từ 20°C tới điểm sôi của nước, ΔT = T_soi - T_ban_dau. Thời gian để đun sôi ấm chứa 4 lít nước là: t = Q_total / (P * η) Trong đó: - t là thời gian (đơn vị giây) - Q_total là tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho ấm (đơn vị J) - P là công suất của nguồn cung cấp nhiệt (đơn vị W) - η là hiệu suất của quá trình (đơn vị không có đơn vị)