**Câu 20:**
Để giải quyết bài toán này, ta cần tính nhiệt lượng mà bình đun nước cung cấp cho nước trong một khoảng thời gian nhất định.
Công suất của bình đun là \( P = 9 \, kW = 9000 \, W \).
Lưu lượng nước là \( \dot{m} = 5,8 \times 10^{-2} \, kg/s \).
Nhiệt dung riêng của nước là \( c = 4200 \, J/kg.K \).
Nhiệt độ nước khi vào buồng đốt là \( T_1 = 15 \, ^\circ C \).
Nhiệt lượng cung cấp cho nước trong một giây là:
\[
Q = P \cdot t = 9000 \, J/s
\]
Nhiệt lượng này sẽ làm tăng nhiệt độ của nước. Ta có công thức tính nhiệt lượng:
\[
Q = \dot{m} \cdot c \cdot (T_2 - T_1)
\]
Trong đó \( T_2 \) là nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt. Thay các giá trị vào:
\[
9000 = 5,8 \times 10^{-2} \cdot 4200 \cdot (T_2 - 15)
\]
Giải phương trình trên:
\[
9000 = 243.6 \cdot (T_2 - 15)
\]
\[
T_2 - 15 = \frac{9000}{243.6} \approx 36.96
\]
\[
T_2 \approx 51.96 \, ^\circ C
\]
Vậy nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt là khoảng \( 52 \, ^\circ C \).
**Đáp án:**
- a) Sai, nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt không phải là \( 53 \, ^\circ C \).
- b) Sai, không thể tăng gấp đôi nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt.
- c) Đúng, có thể thay đổi công suất điện, lưu lượng dòng nước hoặc nhiệt độ nước đi vào.
- d) Sai, nhiệt độ nước ra khỏi buồng đốt không phải là \( 50 \, ^\circ C \).
---
**Câu 21:**
Để tính công của khối khí thực hiện, ta sử dụng công thức:
\[
A = p \cdot \Delta V
\]
Trong đó \( p \) là áp suất và \( \Delta V \) là biến thiên thể tích.
Diện tích tiết diện của pít-tông là \( S = 1 \, cm^2 = 1 \times 10^{-4} \, m^2 \).
Đoạn pít-tông di chuyển là \( d = 0,6 \, cm = 0,006 \, m \).
Thể tích tăng lên là:
\[
\Delta V = S \cdot d = 1 \times 10^{-4} \cdot 0,006 = 6 \times 10^{-7} \, m^3
\]
Áp suất của chất khí là \( p = 2 \times 10^5 \, Pa \).
Công của khối khí thực hiện là:
\[
A = p \cdot \Delta V = 2 \times 10^5 \cdot 6 \times 10^{-7} = 0,12 \, J
\]
Vì có lực ma sát \( F_{ms} = 20 \, N \), công thực hiện của khối khí là:
\[
A_{thuc} = A - F_{ms} \cdot d = 0,12 - 20 \cdot 0,006 = 0,12 - 0,12 = 0 \, J
\]
**Đáp án:**
- a) Đúng, áp suất của chất khí là \( 2 \times 10^5 \, Pa \).
- b) Sai, công của khối khí thực hiện không phải là \( 1,2 \, J \).
- c) Đúng, độ biến thiên nội năng của khối khí là \( 0,5 \, J \).
- d) Sai, thể tích trong xilanh không tăng 6 lít.
---
**Câu 22:**
Để tính nhiệt lượng cần thiết để làm 0,02 kg đá ở \( 0^0C \) chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở \( 100^0C \), ta cần tính từng bước:
1. Nhiệt lượng cần để làm tan đá:
\[
Q_1 = m \cdot L_{n} = 0,02 \cdot 3,34 \times 10^5 = 6680 \, J
\]
2. Nhiệt lượng cần để làm nóng nước từ \( 0^0C \) đến \( 100^0C \):
\[
Q_2 = m \cdot c \cdot \Delta T = 0,02 \cdot 4200 \cdot (100 - 0) = 8400 \, J
\]
3. Nhiệt lượng cần để hóa hơi nước:
\[
Q_3 = m \cdot L_{h} = 0,02 \cdot 2,26 \times 10^6 = 45200 \, J
\]
Tổng nhiệt lượng cần thiết là:
\[
Q_{total} = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 6680 + 8400 + 45200 = 60000 \, J
\]
**Đáp án:**
- a) Đúng, 1 kg nước đá cần thu nhiệt lượng \( 3,34 \times 10^5 \, J \) để hóa lỏng hoàn toàn ở \( 0^0C \).
- b) Đúng, khi nước đang sôi thì năng lượng mà nước nhận được từ nguồn nhiệt làm tăng nhiệt độ.
- c) Đúng, nhiệt lượng cần thiết để làm hóa hơi hoàn toàn 0,02 kg nước ở \( 100^0C \) là \( 4520 \, J \).
- d) Đúng, nhiệt lượng để làm 0,02 kg nước đá (thể rắn) ở \( 0^0C \) chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở \( 100^0C \) là \( 60000 \, J \).