Ta có bài toán đun sôi 3,2 lít nước từ nhiệt độ ban đầu 35°C đến 100°C, và làm bay hơi hoàn toàn nước đó. Cho biết:
- Thể tích nước \( V = 3,2 \, l = 3,2 \, kg \) (vì khối lượng riêng nước ~1 kg/lít)
- Nhiệt dung riêng của nước \( C_{nước} = 4200 \, J/kg.K \)
- Khối lượng vỏ nhôm \( m_{nhôm} = 0,8 \, kg \)
- Nhiệt dung riêng của nhôm \( C_{nhôm} = 880 \, J/kg.K \)
- Nhiệt độ ban đầu \( t_1 = 35^\circ C \)
- Nhiệt độ sôi \( t_2 = 100^\circ C \)
- Tỉ lệ nhiệt lượng tỏa ra môi trường chiếm 12% điện năng tiêu thụ, tức là hiệu suất sử dụng điện để đun nước là 88%.
Để tìm điện năng tiêu thụ, ta làm như sau:
### Bước 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước và vỏ nhôm đến 100°C
Nhiệt lượng để làm nóng nước:
\[
Q_1 = m_{nước} \times C_{nước} \times (t_2 - t_1) = 3,2 \times 4200 \times (100 - 35) = 3,2 \times 4200 \times 65
\]
\[
Q_1 = 3,2 \times 4200 \times 65 = 873600 \, J
\]
Nhiệt lượng để làm nóng vỏ nhôm:
\[
Q_2 = m_{nhôm} \times C_{nhôm} \times (t_2 - t_1) = 0,8 \times 880 \times 65 = 0,8 \times 880 \times 65
\]
\[
Q_2 = 45760 \, J
\]
### Bước 2: Tính nhiệt lượng để làm bay hơi hoàn toàn 3,2 kg nước
Nhiệt hóa hơi của nước là \( L = 2,26 \times 10^6 \, J/kg \)
\[
Q_3 = m_{nước} \times L = 3,2 \times 2,26 \times 10^6 = 7,232 \times 10^6 \, J
\]
### Bước 3: Tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho nước và ấm
\[
Q_{tổng} = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 873600 + 45760 + 7,232 \times 10^6 = 7,232 \times 10^6 + 919360 = 8,15136 \times 10^6 \, J
\]
### Bước 4: Tính điện năng tiêu thụ
Cho biết nhiệt lượng tỏa ra môi trường chiếm 12% điện năng tiêu thụ, tức 88% điện năng tiêu thụ được dùng để làm nóng và bay hơi nước.
\[
\eta = 0,88 = \frac{Q_{tổng}}{W}
\]
Với \( W \) là điện năng tiêu thụ (J):
\[
W = \frac{Q_{tổng}}{\eta} = \frac{8,15136 \times 10^6}{0,88} \approx 9,26 \times 10^6 \, J
\]
### Kết luận:
Điện năng tiêu thụ để làm bay hơi hoàn toàn 3,2 lít nước từ 35°C là khoảng \( 9,26 \times 10^6 \, J \) hay 9,26 MJ.
---
**Trả lời:** Điện năng tiêu thụ là khoảng **9,26 triệu Jun** (9,26 MJ).