Bài 38.8 trang 90 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Người ta đổ 0,20 kg chì nóng chảy ở 327°C vào một cốc chứa 0,80 l nước ở 15°C. Trong quá trình này đã có 1,0 g nước bị biến thành hơi nước. Xác định nhiệt độ của nước còn lại trong cốc ở trạng thái cân bằng nhiệt. Cho biết cốc có nhiệt nóng chảy riêng là 2,5.10⁴ J/kg và nhiệt dung riêng là 120 J/kg.K; nước có nhiệt dung riêng là 4180J/kg.K và nhiệt hoá hơì riêng là 2,3.10⁶ J/kg. Bò qua sự mất mát nhiệt truyền ra bên ngoài.

Hướng dẫn trả lời:

Sau khi khối lượng chì nóng chảy m₁ = 0,2 kg được đổ vào nước trong cốc thì chì bị đông rắn ở nhiệt độ t°C và lượng nhiệt do chì toả ra bằng :

Q =  λm₁ + c₁m₁(t₁ - t)

với λ là nhiệt nóng chảy riêng và c₁ là nhiệt dung riêng của chì, còn t₁ = 327°C là nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) của chì.

Trong quá trình này, khối lượng nước m₂ = 0,80 kg (ứng với 0,80l nước) trong cốc bị nung nóng từ t₂= 15°C đến nhiệt độ t và phần nước có khối lượng m₃ = 1,0 g bị bay hơi sẽ thu một lượng nhiệt bằng :

Q' = c₂m₂(t - t₂) + Lm₃

với L là nhiệt hoá hơi riêng và c₂ là nhiệt dung riêng của nước trong cốc.

Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có ề.

Q'= Q => c₂m₂ (t - t₂) + Lm₃ = λm₁ + c₁m₁(t₁ - t)

Từ đó suy ra :  \(t = {{{m_1}\left( {\lambda + {c_1}{t_2}} \right) + {c_2}{m_2}{t_1} + L{m_3}} \over {{c_1}{m_1} + {c_2}{m_2}}}\)

Thay số, ta tìm được :

\(t = {{0,20\left( {2,{{5.10}^4} + 120.327} \right) + 4180.0,80.15 + 2,{{3.10}^6}.1,{{0.10}^{ - 3}}} \over {120.0,20 + 4180.0,8}} \approx 19,{4^0}C\)

Bài 38.9 trang 91 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Hỏi phải đốt cháy bao nhiêu kilôgam xăng trong lò nấu chảy với hiệu suất 30% để nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy và làm chảy lỏng 10 tấn đồng ? Cho biết đồng có nhiệt độ ban đầu là 13°C nóng chảy ở nhiệt độ 1083°C, nhiệt dung riêng là 380 J/kg.K, nhiệt nóng chảy riêng là 1,8.10⁵ J/kg và lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy 1 kg xăng là 4,6.10⁷ J/kg.

Hướng dẫn trả lời:

Nhiệt lượng cần cung cấp để nung nóng đến nhiệt độ nóng chảy và làm chảy lỏng 10 tấn đồng có giá trị bằng :

Q = cm(t - t₀) + λm

với m là khối lượng của đồng cần nấu chảy, t₀ và t là nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ nóng chảy của đồng, c là nhiệt dung riêng và λ là nhiệt nóng chảy riêng của đồng.

Nếu gọi q là lượng nhiệt toả ra khi đốt cháy 1 kg xăng (còn gọi là năng suất toả nhiệt của xăng) thì khối lượng xăng (tính ra kilôgam) cần phải đốt cháy để nấu chảy đồng trong lò với hiệu suất 30% sẽ bằng :

\(M = {Q \over {0,3q}} = {{m\left[ {c\left( {t - {t_0}} \right) + \lambda } \right]} \over {0,30q}}\)

Thay số, ta tìm được :

\(M = {{{{10.10}^3}\left[ {380.\left( {1083 - 13} \right) + 1,{{8.10}^5}} \right]} \over {0,30.4,{{6.10}^7}}} = 425kg\)

Bài 38.10* trang 91 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Áp suất hơi nước bão hoà ở 25°C là 23,8 mmHg và ở 30°C là 31,8 mmHg. Nếu tách hơi nước bão hoà ở 25°C ra khỏi nước chứa trong bình kín và tiếp tục đun nóng đẳng tích lượng hơi nước này tới 30°C thì áp suất của nó sẽ bằng bao nhiêu ?

Hướng dẫn trả lời:

Hơi nước bão hoà ở nhiệt độ T₁ = (273 + 25) = 298 K được tách ra khỏi nước chứa trong bình kín có áp suất là p₁ = 23,8 mmHg. Nếu đun nóng đẳng tích lượng hơi nước này tới nhiệt độ T₂ = (273 + 30) = 303 K, thì áp suất của nó sẽ xác định theo định luật Sác-lơ :

\({{{p_2}} \over {{T_2}}} = {{{p_1}} \over {{T_1}}} = > {p_2} = {p_1}{{{T_2}} \over {{T_1}}}\)

Thay số, ta tìm được :  \({p_2} = 23,8{{303} \over {298}} \approx 24,2mmHg\)

Nhận xét thấy áp suất p₂ ≈ 24,2 mmHg nhỏ hơn giá trị áp suất hơi nước bão hoà ở 30°C là p_bh = 31,8 mmHg. Như vậy khi nhiệt độ tăng, áp suất hơi nước chứa trong bình kín không chứa nước (tuân theo định luật Sác-lơ) sẽ tăng chậm hơn áp suất hơi nước bão hoà trong bình kín có chứa nước.

Giaibaitap.me