giải bài tập

Dưới đây là lời giải và đáp án cho các câu hỏi: --- **Câu 1:** - Nhiệt lượng cung cấp cho khí: Q = 150 J - Công khí thực hiện: A = F × d = 200 N × 0,05 m = 10 J - Bỏ qua ma sát và truyền nhiệt ra ngoài. Áp dụng định luật thứ nhất của nhiệt động lực học: \[ \Delta U = Q - A = 150 - 10 = 140 \, J \] Kiểm tra các phát biểu: a) "Khối khí thực hiện công 20J" → Sai, thực tế công là 10 J. b) "Khí truyền ra môi trường một nhiệt lượng bằng 150J" → Sai, khí nhận nhiệt 150J, không truyền ra. c) "Công mà chất khí thực hiện có độ lớn bằng 10J" → Đúng. d) "Độ biến thiên nội năng của khí bằng 140J" → Đúng. --- **Câu 2:** Dữ liệu: - Khối lượng nhôm \( m_{Al} = 0,5 \, kg \) - Khối lượng nước \( m_{n} = 0,3 \, kg \) - Khối lượng sắt \( m_{Fe} = 0,4 \, kg \) - Nhiệt độ ban đầu nước và nhôm \( t_1 = 25^\circ C \) - Nhiệt độ sắt ban đầu \( t_2 = 80^\circ C \) - Nhiệt dung riêng: \( c_{Al} = 896 \, J/kg.K \), \( c_n = 4200 \, J/kg.K \), \( c_{Fe} = 460 \, J/kg.K \) - Bỏ qua truyền nhiệt ra môi trường. Tìm nhiệt độ cân bằng \( t \): \[ \text{Nhiệt lượng sắt tỏa ra} = \text{Nhiệt lượng nước + nhôm hấp thụ} \] \[ m_{Fe} c_{Fe} (t_2 - t) = m_{n} c_{n} (t - t_1) + m_{Al} c_{Al} (t - t_1) \] Thay số: \[ 0,4 \times 460 \times (80 - t) = 0,3 \times 4200 \times (t - 25) + 0,5 \times 896 \times (t - 25) \] Tính: \[ 184 (80 - t) = 1260 (t - 25) + 448 (t - 25) \] \[ 184 \times 80 - 184 t = (1260 + 448)(t - 25) \] \[ 14720 - 184 t = 1708 t - 42700 \] \[ 14720 + 42700 = 1708 t + 184 t \] \[ 57420 = 1892 t \] \[ t = \frac{57420}{1892} \approx 30,35^\circ C \] Kiểm tra các phát biểu: a) "Nước thu nhiệt và sắt tỏa nhiệt" → Đúng (vì sắt hạ nhiệt, nước + nhôm tăng nhiệt). b) "Bình nhôm không thu nhiệt" → Sai, bình nhôm cũng thu nhiệt. c) "Nhiệt độ cân bằng là 30,35°C" → Đúng. d) Tính nhiệt lượng sắt tỏa: \[ Q_{Fe} = m_{Fe} c_{Fe} (t_2 - t) = 0,4 \times 460 \times (80 - 30,35) = 0,4 \times 460 \times 49,65 \approx 9141,6\, J \] Phát biểu "Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra là 5060J" → Sai. --- **Câu 3:** Dữ liệu: - Khối lượng ấm nhôm: \( m_b = 0,6 \, kg \) - Khối lượng nước: \( V = 1,5 \, l \Rightarrow m_n = 1,5 \, kg \) - Nhiệt độ ban đầu: \( t_1 = 20^\circ C \) - Nhiệt độ sôi: \( t_2 = 100^\circ C \) - Thời gian đun: 35 phút = 2100 s - Tỷ lệ nước bay hơi: 20% → \( m_{hơi} = 0,2 \times 1,5 = 0,3 \, kg \) - Hiệu suất bếp: \( H = 75\% \) - Nhiệt dung riêng: \( c_n = 4190 \, J/kg.K \), \( c_b = 880 \, J/kg.K \) - Nhiệt hóa hơi: \( L = 2,26 \times 10^6 \, J/kg \) Tính từng phần: a) Nhiệt lượng làm tăng nhiệt ấm nhôm: \[ Q_1 = m_b c_b (t_2 - t_1) = 0,6 \times 880 \times (100 - 20) = 0,6 \times 880 \times 80 = 42240 \, J \] b) Nhiệt lượng làm tăng nhiệt nước: \[ Q_2 = m_n c_n (t_2 - t_1) = 1,5 \times 4190 \times 80 = 502800 \, J \] Lưu ý: Đáp án đề bài ghi 42000 J là sai, kết quả đúng là 502800 J. c) Nhiệt lượng hóa hơi: \[ Q_3 = m_{hơi} \times L = 0,3 \times 2,26 \times 10^6 = 678000 \, J \] d) Tổng nhiệt lượng bếp cung cấp: \[ Q_{tổng} = \frac{Q_1 + Q_2 + Q_3}{H} = \frac{42240 + 502800 + 678000}{0,75} = \frac{1.223.040}{0,75} \approx 1.630.720 \, J \] Công suất bếp: \[ P = \frac{Q_{tổng}}{t} = \frac{1.630.720}{2100} \approx 776,5 \, W \] --- **Câu 4:** a) Đồ thị cho thấy: - OA: Đá nóng dần đến 0°C - AB: Đá tan thành nước (nhiệt độ không đổi, quá trình tan chảy) - BC: Nước nóng lên từ 0°C đến 100°C - CD: Nước sôi (nhiệt độ không đổi, quá trình hóa hơi) - DE: Hơi nước nóng lên b) Phát biểu: "Trên đoạn OA, khối nước đá không tăng nhiệt độ nên không nhận nhiệt" → Sai, nhiệt độ tăng từ -t đến 0°C nên nước đá có nhận nhiệt. c) Phát biểu: "Trên đoạn AB xảy ra tan chảy nước đá" → Đúng. d) Phát biểu: "Trên đoạn BC là giai đoạn nước ở thể hơi" → Sai, BC là nước lỏng đang nóng lên. --- **Tóm tắt đáp án đúng:** - Câu 1: c) và d) đúng - Câu 2: a) và c) và c) đúng, d) sai - Câu 3: a) và d) đúng, b) và c) sai (theo tính toán) - Câu 4: a) và c) đúng, b) và d) sai --- Nếu bạn cần giải thích chi tiết từng câu, hãy cho biết!