Bài 2.
Cho:
- m = 1,5 kg (khối lượng nước)
- t1 = 30°C, t2 = 100°C
- P = 800 W (công suất điện)
- hiệu suất η = 75% = 0,75
Nhiệt dung riêng nước: c = 4200 J/kg.K
a) Tính thời gian đun nước.
Nhiệt lượng cần cung cấp:
\[ Q = m \cdot c \cdot (t_2 - t_1) = 1,5 \cdot 4200 \cdot (100 - 30) = 1,5 \cdot 4200 \cdot 70 = 441000\, J \]
Công suất thực tế cung cấp cho nước là:
\[ P_{thực} = \eta \cdot P = 0,75 \cdot 800 = 600\, W \]
Thời gian đun:
\[ t = \frac{Q}{P_{thực}} = \frac{441000}{600} = 735\, s \]
b) Nếu thời gian thực tế là 1200 s, công suất thực tế là:
\[ P_{thực} = \frac{Q}{t} = \frac{441000}{1200} = 367,5\, W \]
Công suất điện tiêu thụ thực tế là:
\[ P = \frac{P_{thực}}{\eta} = \frac{367,5}{0,75} = 490\, W \]
---
Bài 3.
Cho:
- T_cuối = 40°C
- m_nước = 0,5 kg
- t_nước ban đầu = 25°C
- t_đồng ban đầu = 300°C
- c_đồng = 380 J/kg.K
- c_nước = 4200 J/kg.K
a) Tính khối lượng đồng (m_đồng)
Gọi m là khối lượng đồng chưa biết.
Nhiệt lượng đồng tỏa ra khi nguội từ 300°C đến 40°C:
\[ Q_{đồng} = m \cdot c_{đồng} \cdot (300 - 40) = m \cdot 380 \cdot 260 = 98800 m \]
Nhiệt lượng nước hấp thụ khi tăng từ 25°C đến 40°C:
\[ Q_{nước} = m_{nước} \cdot c_{nước} \cdot (40 - 25) = 0,5 \cdot 4200 \cdot 15 = 31500\, J \]
Giả sử không mất nhiệt ra ngoài, nhiệt lượng trao đổi:
\[ Q_{đồng} = Q_{nước} \Rightarrow 98800 m = 31500 \Rightarrow m = \frac{31500}{98800} \approx 0,3188\, kg \]
b) Thay đồng bằng sắt (c_sắt = 460 J/kg.K)
Nhiệt lượng sắt tỏa ra:
\[ Q_{sắt} = m_{sắt} \cdot 460 \cdot (300 - 40) = m_{sắt} \cdot 460 \cdot 260 = 119600 m_{sắt} \]
Để nhiệt lượng cung cấp cho nước vẫn là 31500 J:
\[ 119600 m_{sắt} = 31500 \Rightarrow m_{sắt} = \frac{31500}{119600} \approx 0,2635\, kg \]
---
Bài 4.
Cho:
- m_nước = 3 kg
- t1 = 25°C, t2 = 100°C
- hiệu suất η = 30% = 0,3
- Nhiệt lượng tỏa ra do 1 kg dầu khi cháy: Q_đầu = 4 \times 10^7 J
Nhiệt dung riêng nước: c = 4200 J/kg.K
a) Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước:
\[ Q = m \cdot c \cdot (t_2 - t_1) = 3 \cdot 4200 \cdot (100 - 25) = 3 \cdot 4200 \cdot 75 = 945000\, J \]
b) Khối lượng dầu tối thiểu cần đốt:
Nhiệt lượng thực tế dầu cung cấp cho nước là:
\[ Q_{dầu} = \frac{Q}{\eta} = \frac{945000}{0,3} = 3.15 \times 10^6\, J \]
Khối lượng dầu cần đốt:
\[ m_{dầu} = \frac{Q_{dầu}}{4 \times 10^7} = \frac{3.15 \times 10^6}{4 \times 10^7} = 0,07875\, kg \]
c) Nếu thực tế tiêu tốn 0,4 kg dầu, hiệu suất thực tế:
Nhiệt lượng dầu thực tế tỏa ra:
\[ Q_{dầu} = 0,4 \cdot 4 \times 10^7 = 1.6 \times 10^7\, J \]
Hiệu suất thực tế:
\[ \eta_{thực} = \frac{Q}{Q_{dầu}} = \frac{945000}{1.6 \times 10^7} = 0,0591 \approx 5,91\% \]
---
**Tóm tắt kết quả:**
- Bài 2:
a) \( t = 735\, s \)
b) Công suất thực tế: 490 W
- Bài 3:
a) \( m_{đồng} \approx 0,319\, kg \)
b) \( m_{sắt} \approx 0,264\, kg \)
- Bài 4:
a) \( Q = 945000\, J \)
b) \( m_{dầu} = 0,07875\, kg \)
c) Hiệu suất thực tế \( \approx 5,91\% \)