Đến nội dung chính
Gia Sư SVGia Sư SVTận tâm · Minh bạch · Đồng hành

60 câu bài tập Vật lí nhiệt lớp 12 có lời giải – Nguyễn Hữu Thọ

VẬT LÍ 12 · HỌC KỲ I

60 câu bài tập Vật lí nhiệt lớp 12 có lời giải – Nguyễn Hữu Thọ

60 câu luyện tập vật lí nhiệt theo phạm vi đề cương Nguyễn Hữu Thọ: 40 câu chọn đáp án, 10 câu đúng–sai gồm 40 ý và 10 câu trả lời ngắn. Mỗi câu có đáp án và lời giải; vào Học & Thi để làm bài và nhận kết quả.

60 câu bài tập Vật lí nhiệt lớp 12 có lời giải – Nguyễn Hữu Thọ

Cách luyện tập

Chọn bài bên dưới, tự giải rồi mở lời giải để đối chiếu. Bài trực tuyến cho phép trả lời các câu trắc nghiệm, từng ý đúng–sai và nhập kết quả số. Thời gian gợi ý cho toàn bộ bộ câu hỏi là 90 phút. Với câu trả lời ngắn, nhập số theo đơn vị và cách làm tròn đã nêu trong đề.

Bài 1. Cấu trúc chất – Sự chuyển thể – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 1

Phát biểu nào mô tả đúng chuyển động nhiệt của các hạt cấu tạo trong chất rắn kết tinh ở nhiệt độ thông thường?

  1. Các hạt cấu tạo đứng yên hoàn toàn tại những vị trí cố định.
  2. Các hạt cấu tạo dao động quanh những vị trí cân bằng tương đối xác định.
  3. Các hạt cấu tạo chuyển động tự do trong toàn bộ thể tích như các hạt khí.
  4. Mỗi hạt cấu tạo chỉ chuyển động khi toàn bộ vật chuyển động.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Trong chất rắn kết tinh, các hạt cấu tạo sắp xếp có trật tự và dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng. Vật đứng yên vẫn có chuyển động nhiệt của các hạt; không được đồng nhất chuyển động của cả vật với chuyển động nhiệt bên trong vật.

Câu 2

Ở điều kiện thông thường, tính chất nào phù hợp với chất khí trong một bình kín?

  1. Có hình dạng riêng và thể tích riêng xác định.
  2. Có thể tích riêng xác định nhưng không có hình dạng riêng.
  3. Không có hình dạng riêng, có xu hướng chiếm toàn bộ thể tích bình chứa.
  4. Các phân tử luôn xếp sát nhau thành mạng tinh thể.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Các phân tử khí ở xa nhau và chuyển động hỗn loạn. Khí không có hình dạng riêng hoặc thể tích riêng cố định, nên phân bố trong thể tích bình có thể tiếp cận. Tính chất có thể tích riêng xác định nhưng không có hình dạng riêng thuộc về chất lỏng trong mô tả vĩ mô thông thường.

Câu 3

Một chất rắn kết tinh tinh khiết đang nóng chảy ở áp suất không đổi, không có biến đổi hóa học. Trong suốt giai đoạn cùng tồn tại pha rắn và pha lỏng, nhận xét nào đúng?

  1. Chất tiếp tục nhận nhiệt và nội năng tăng, còn nhiệt độ không đổi.
  2. Chất không nhận nhiệt vì nhiệt độ không đổi.
  3. Nhiệt độ tăng liên tục, còn nội năng không đổi.
  4. Chuyển động nhiệt của các phân tử dừng lại.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Nhiệt nhận trong giai đoạn nóng chảy được dùng để làm biến đổi trạng thái liên kết và cấu trúc của chất. Nhiệt độ nóng chảy giữ không đổi khi áp suất không đổi và hai pha cùng tồn tại; nội năng vẫn tăng. Nhiệt độ không đổi không đồng nghĩa với nội năng không đổi.

Câu 4

Phát biểu nào phân biệt đúng sự bay hơi và sự sôi của chất lỏng?

  1. Bay hơi chỉ xảy ra ở nhiệt độ sôi, còn sôi xảy ra ở mọi nhiệt độ.
  2. Cả bay hơi lẫn sôi chỉ xảy ra trên mặt thoáng.
  3. Sôi không phụ thuộc áp suất tác dụng lên mặt thoáng.
  4. Bay hơi xảy ra ở mặt thoáng ở nhiều nhiệt độ; sôi xảy ra cả ở mặt thoáng và trong lòng chất lỏng khi đủ điều kiện.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Bay hơi là sự hóa hơi ở mặt thoáng và có thể xảy ra khi chất lỏng chưa đạt nhiệt độ sôi. Khi sôi, bọt hơi được hình thành trong lòng chất lỏng và đi lên mặt thoáng. Nhiệt độ sôi phụ thuộc áp suất nên không phải lúc nào nước cũng sôi ở 100 °C.

Câu 5

Đá khô (CO₂ rắn) ở áp suất khí quyển chuyển trực tiếp thành khí CO₂. Quá trình này được gọi là gì?

  1. Nóng chảy.
  2. Thăng hoa.
  3. Ngưng tụ.
  4. Đông đặc.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Thăng hoa là chuyển trực tiếp từ thể rắn sang thể khí, không qua thể lỏng. Nóng chảy là rắn → lỏng; ngưng tụ là khí → lỏng; đông đặc là lỏng → rắn. Quá trình ngược của thăng hoa là sự ngưng kết (khí → rắn).

Câu 6

Đặt một cốc kín chứa nước đá trong không khí ẩm. Một lát sau xuất hiện các giọt nước ở mặt ngoài cốc. Giải thích nào đúng?

  1. Nước bên trong thấm qua thành cốc.
  2. Oxygen và nitrogen trong không khí cùng hóa lỏng trên thành cốc.
  3. Hơi nước trong không khí gần thành cốc bị làm lạnh và ngưng tụ.
  4. Nước đá trong cốc thăng hoa rồi đi xuyên qua thành cốc.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Thành cốc lạnh làm lớp không khí ẩm tiếp xúc với nó giảm nhiệt độ; khi đạt điều kiện ngưng tụ, hơi nước chuyển thành những giọt nước lỏng. Nguồn tạo giọt là hơi nước của không khí bên ngoài, không phải nước đi xuyên qua thành cốc kín.

Câu 41

Xét các phát biểu về cấu trúc chất và sự chuyển thể.

  1. Các hạt cấu tạo nên chất rắn vẫn có chuyển động nhiệt; trong mô hình đơn giản, chúng dao động quanh vị trí cân bằng.
  2. Khi nước đá tinh khiết đang nóng chảy cân bằng ở áp suất không đổi, mọi nhiệt lượng nhận thêm đều làm nhiệt độ của hỗn hợp tăng.
  3. Bay hơi có thể xảy ra ở mặt thoáng của chất lỏng khi nhiệt độ của chất lỏng thấp hơn nhiệt độ sôi.
  4. Đám trắng nhìn thấy ngay phía trên miệng ấm nước đang sôi gồm hoàn toàn các phân tử hơi nước ở thể khí.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai

a) Đúng: trạng thái rắn không có nghĩa các hạt ngừng chuyển động nhiệt. b) Sai: khi hai pha rắn và lỏng cùng tồn tại trong quá trình nóng chảy cân bằng, nhiệt độ không đổi; năng lượng nhận vào dùng cho chuyển thể. c) Đúng: bay hơi diễn ra trên mặt thoáng và không cần chất lỏng đạt nhiệt độ sôi. d) Sai: hơi nước ở thể khí vô hình; phần đám trắng nhìn thấy chủ yếu là những giọt nước lỏng nhỏ do ngưng tụ.

Bài 2. Định luật 1 nhiệt động lực học – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 7

Trong mô hình học ở phổ thông, nội năng của một vật là gì?

  1. Tổng động năng chuyển động nhiệt và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật.
  2. Chỉ là động năng chuyển động của cả vật đối với mặt đất.
  3. Tổng cơ năng chuyển động và thế năng trọng trường của cả vật.
  4. Một dạng vật chất chứa trong vật và chỉ truyền được bằng tiếp xúc.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Nội năng gồm động năng chuyển động nhiệt của các hạt cấu tạo và thế năng tương tác giữa chúng. Động năng chuyển động tịnh tiến của cả vật và thế năng của cả vật trong trọng trường là những phần năng lượng vĩ mô, không được tính vào nội năng theo mô hình đang xét. Nhiệt lượng là năng lượng truyền do chênh lệch nhiệt độ, không phải chất chứa trong vật.

Câu 8

Một lượng khí nhận nhiệt lượng 800J và thực hiện công 300J lên môi trường. Theo quy ước ΔU=A+Q, với A là công khí nhận, độ biến thiên nội năng của khí bằng bao nhiêu?

  1. −1100J.
  2. −500J.
  3. 1100J.
  4. 500J.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Khí nhận nhiệt nên Q=+800J. Khí sinh công nên công khí nhận là A=−300J. Do đó ΔU=A+Q=−300+800=500J: nội năng tăng 500 J. Phải đổi dấu công trước khi thế vào định luật.

Câu 9

Nén khí bằng cách thực hiện công 500J lên khí. Trong quá trình đó khí tỏa ra môi trường nhiệt lượng 180J. Độ biến thiên nội năng của khí bằng bao nhiêu?

  1. 680J.
  2. 320J.
  3. −320J.
  4. −680J.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Công tác dụng lên khí là A=+500J; khí tỏa nhiệt nên Q=−180J. Suy ra ΔU=A+Q=500−180=320J. Dù khí tỏa nhiệt, nội năng vẫn tăng vì công nhận lớn hơn năng lượng tỏa ra.

Câu 10

Một lượng khí giãn nở đoạn nhiệt và thực hiện công dương lên môi trường. Bỏ qua biến đổi động năng và thế năng của toàn bộ khối khí. Nhận xét nào đúng?

  1. Q>0 và ΔU>0.
  2. Q=0 và ΔU=0.
  3. Q=0 và ΔU<0.
  4. Q<0 và ΔU>0.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Đoạn nhiệt nghĩa là không trao đổi nhiệt: Q=0. Khí sinh công W>0 nên công khí nhận A=−W<0. Định luật 1 cho ΔU=A+Q=−W<0. Năng lượng sinh công được lấy từ nội năng của khí.

Câu 11

Một lượng khí trong bình cứng kín nhận nhiệt lượng 250J. Bình không biến dạng và khí không trao đổi công bằng cách nào khác. Độ biến thiên nội năng của khí bằng bao nhiêu?

  1. 250J.
  2. 0J.
  3. −250J.
  4. 500J.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Thể tích không đổi nên công do biến đổi thể tích bằng 0. Đề đã loại trừ các cách trao đổi công khác, vì vậy A=0. Do đó ΔU=A+Q=250J. Điều kiện bình cứng tự nó chỉ loại trừ công do biến đổi thể tích, nên cần đọc đầy đủ giả thiết về công.

Câu 12

Một lượng khí giãn nở chậm dưới áp suất ngoài không đổi 100kPa, từ thể tích 2L đến 5L. Khí nhận nhiệt lượng 500J. Bỏ qua các dạng công khác. Độ biến thiên nội năng bằng bao nhiêu?

  1. 800J.
  2. 200J.
  3. −200J.
  4. 499,7J.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Đổi đơn vị: p=105Pa, ΔV=(5−2)10−3=3×10−3m3. Công khí sinh ra là W=pΔV=300J, nên A=−300J. Vì Q=500J, ΔU=500−300=200J. Có thể kiểm tra nhanh 1kPaL=1J.

Câu 42

Một lượng khí nhận 700J nhiệt lượng và thực hiện 250J công lên môi trường. Dùng quy ước ΔU=A+Q, trong đó A là công khí nhận và Q là nhiệt lượng khí nhận.

  1. Nhiệt lượng trong phương trình định luật I là Q=+700J.
  2. Công trong phương trình định luật I là A=+250J.
  3. Nội năng của khí tăng 450J.
  4. Toàn bộ nhiệt lượng khí nhận đã chuyển thành công khí thực hiện lên môi trường.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai

a) Đúng: khí nhận nhiệt nên Q=+700J. b) Sai: khí sinh công nên công khí nhận là A=−250J. c) Đúng: ΔU=700−250=450J. d) Sai: chỉ 250J được truyền ra dưới dạng công; 450J còn lại làm tăng nội năng.

Câu 43

Một lượng khí bị nén chậm từ 4,0L xuống 2,0L, dưới tác dụng của áp suất ngoài không đổi 1,5×105Pa; bỏ qua ma sát piston. Trong quá trình đó, khí tỏa ra 750J nhiệt lượng. Dùng ΔU=A+Q, với A là công khí nhận.

  1. Độ biến thiên thể tích là ΔV=−2,0×10−3m3.
  2. Công khí nhận bằng −300J.
  3. Nhiệt lượng khí nhận theo quy ước dấu là Q=−750J.
  4. Nội năng khí tăng 450J.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai

a) Đúng: ΔV=(2−4)×10−3=−2,0×10−3m3. b) Sai: A=−pΔV=+300J, vì ngoại lực thực hiện công nén khí. c) Đúng: tỏa nhiệt ứng với Q=−750J. d) Sai: ΔU=300−750=−450J, tức nội năng giảm.

Câu 52

Một lượng khí giãn nở chậm từ 1,5L đến 4,0L chống áp suất ngoài không đổi 120kPa; bỏ qua ma sát piston. Khí nhận 750J nhiệt lượng. Tính độ biến thiên nội năng ΔU=U2−U1 theo J, làm tròn đến số nguyên; nhập số có dấu nếu kết quả âm.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 450 J

ΔV=(4,0−1,5)×10−3=2,5×10−3m3. Công khí sinh ra W=pΔV=120000×0,0025=300J. Do đó ΔU=Q−W=750−300=450J, nội năng tăng.

Bài 3. Nhiệt độ, thang nhiệt độ – Nhiệt kế – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 13

Nhiệt độ 25∘C tương ứng với bao nhiêu kelvin? Dùng quan hệ chính xác T=t+273,15.

  1. 248,15K.
  2. 298K.
  3. 298,15K.
  4. 25K.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Thế t=25 vào quan hệ đã cho: T=25+273,15=298,15K. Giá trị 298 K là kết quả dùng gần đúng 273; ở câu này phải dùng đúng hằng số 273,15. Kí hiệu kelvin là K, không viết °K.

Câu 14

Nhiệt độ của một vật tăng từ 20∘C lên 40∘C. Độ tăng nhiệt độ theo thang Kelvin bằng bao nhiêu?

  1. 20K.
  2. 293,15K.
  3. 313,15K.
  4. 60K.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Độ lớn một độ Celsius bằng độ lớn một kelvin, do đó ΔT=Δt=40−20=20K. Chỉ cộng 273,15 khi đổi một giá trị nhiệt độ Celsius sang Kelvin; không cộng khi đổi độ chênh lệch nhiệt độ.

Câu 15

Nhiệt kế hiển thị 86∘F. Nhiệt độ này theo thang Celsius bằng bao nhiêu? Dùng tF=1,8tC+32.

  1. 47,8∘C.
  2. 54∘C.
  3. 97,2∘C.
  4. 30∘C.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Đảo công thức đổi thang: tC=(tF−32)/1,8=(86−32)/1,8=30∘C. Thang Fahrenheit khác cả độ lớn một độ lẫn mốc 0, nên không được chỉ nhân hoặc chia với 1,8.

Câu 16

Một nhiệt kế có chỉ số x phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ Celsius. Khi đặt trong nước đá đang tan ở 0∘C, nó chỉ 2; khi đặt trong nước sôi ở 100∘C, nó chỉ 102. Các mốc được xác lập ở cùng áp suất thích hợp. Nếu nhiệt kế chỉ 42 thì nhiệt độ đúng là bao nhiêu?

  1. 42∘C.
  2. 40∘C.
  3. 44∘C.
  4. 41,2∘C.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Dùng tỉ lệ tuyến tính giữa hai mốc: t/100=(x−2)/(102−2). Với x=42, t=100(42−2)/100=40∘C. Nhiệt kế này có sai lệch mốc +2 nhưng khoảng 100 đơn vị vẫn ứng với 100 °C.

Câu 17

Hai vật tiếp xúc nhiệt trong một hệ cô lập, ban đầu có nhiệt độ khác nhau. Khi đạt cân bằng nhiệt, phát biểu nào đúng?

  1. Hai vật nhất thiết có nội năng bằng nhau.
  2. Hai vật nhất thiết chứa cùng một nhiệt lượng.
  3. Hai vật có cùng nhiệt độ và không còn sự truyền nhiệt ròng giữa chúng.
  4. Khối lượng của hai vật trở nên bằng nhau.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Cân bằng nhiệt được xác định bởi nhiệt độ bằng nhau; lúc đó không có dòng truyền nhiệt ròng giữa hai vật. Nội năng còn phụ thuộc khối lượng, chất và trạng thái nên không nhất thiết bằng nhau. Nhiệt lượng mô tả năng lượng truyền trong một quá trình, không phải đại lượng mà vật “chứa”.

Câu 44

Một nhiệt kế có số chỉ biến thiên tuyến tính theo nhiệt độ thật. Nó chỉ 2∘C trong nước đá đang tan và 102∘C trong nước đang sôi ở 1atm. Nhiệt kế đang chỉ 62∘C. Dùng T=t+273,15 và tF=1,8t+32.

  1. Nhiệt độ thật của vật đang đo là 60∘C.
  2. Nhiệt độ thật của vật theo thang kelvin là 335,15K.
  3. Một độ tăng nhiệt độ thật 2∘C tương ứng độ tăng 275,15K.
  4. Nhiệt độ thật của vật theo thang Fahrenheit là 140∘F.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Sai; d) Đúng

a) Đúng: t=100(62−2)/(102−2)=60∘C. b) Sai: phải đổi nhiệt độ thật, T=60+273,15=333,15K. c) Sai: chênh lệch 2∘C bằng 2K; không cộng độ lệch gốc vào độ tăng. d) Đúng: tF=1,8×60+32=140∘F.

Câu 51

Một nhiệt kế có số chỉ tuyến tính theo nhiệt độ thật, chỉ 10∘C trong nước đá đang tan và 210∘C trong nước đang sôi ở 1atm. Khi nhiệt kế chỉ 86∘C, nhiệt độ thật là bao nhiêu độ Celsius? Nhập kết quả theo ∘C, làm tròn đến số nguyên.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 38 °C

Dùng hai mốc hiệu chuẩn: t=100(86−10)/(210−10)=38∘C. Số cần nhập là 38.

Bài 4. Nhiệt dung riêng – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 18

Đơn vị SI của nhiệt dung riêng là đơn vị nào?

  1. Jkg−1K−1.
  2. Jkg−1.
  3. JK−1.
  4. WK−1.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Từ Q=mcΔT, suy ra c=Q/(mΔT), nên đơn vị là J/(kg·K). Đơn vị J/kg thuộc về nhiệt nóng chảy riêng hoặc nhiệt hóa hơi riêng; J/K thuộc về nhiệt dung của một vật.

Câu 19

Cần cung cấp nhiệt lượng bao nhiêu để 0,50kg nước tăng từ 20∘C lên 70∘C? Cho c=4200J/(kg·K), bỏ qua thất thoát và sự bay hơi.

  1. 10,5kJ.
  2. 147kJ.
  3. 189kJ.
  4. 105kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Không có chuyển thể nên Q=mc(t2−t1)=0,50×4200×(70−20)=105000J=105kJ. Độ tăng nhiệt độ là 50 K, không phải nhiệt độ cuối 70 °C và cũng không cộng 273,15.

Câu 20

Trộn 0,20kg nước ở 80∘C với 0,30kg nước ở 20∘C. Bỏ qua nhiệt dung của bình, trao đổi nhiệt với môi trường và sự bay hơi. Nhiệt độ cân bằng là bao nhiêu?

  1. 50∘C.
  2. 44∘C.
  3. 56∘C.
  4. 40∘C.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Vì hai phần cùng là nước, cùng nhiệt dung riêng và không chuyển thể, 0,20c(80−t)=0,30c(t−20). Suy ra t=(0,20×80+0,30×20)/(0,20+0,30)=44∘C. Không lấy trung bình cộng 50 °C vì khối lượng hai phần khác nhau.

Câu 21

Dùng điện trở có công suất không đổi 50W nung nóng 0,20kg một chất lỏng. Sau 120s, nhiệt độ tăng 10K. Toàn bộ điện năng chuyển thành nhiệt làm nóng chất lỏng; bỏ qua nhiệt dung bình và không xảy ra chuyển thể. Nhiệt dung riêng của chất lỏng là bao nhiêu?

  1. 300J/(kg·K).
  2. 600J/(kg·K).
  3. 3000J/(kg·K).
  4. 6000J/(kg·K).
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Năng lượng có ích là Q=Pτ=50×120=6000J. Do đó c=Q/(mΔT)=6000/(0,20×10)=3000J/(kg·K). Cũng có thể dùng độ dốc k=ΔT/Δτ và công thức c=P/(mk).

Câu 22

Một ấm điện công suất 1000W, hiệu suất 80%, đun 1,0kg nước từ 20∘C đến vừa đạt 100∘C. Cho c=4200J/(kg·K). Hiệu suất đã tính mọi hao phí; bỏ qua bay hơi. Thời gian đun là bao nhiêu?

  1. 420s.
  2. 336s.
  3. 268,8s.
  4. 525s.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Nhiệt lượng có ích Q=mcΔT=1,0×4200×80=336000J. Vì Q=ηPτ, τ=336000/(0,80×1000)=420s. Không nhân thời gian lý tưởng với hiệu suất: hiệu suất thấp khiến thời gian thực tế dài hơn.

Câu 23

Một vật có khối lượng 0,30kg và nhiệt dung riêng 900J/(kg·K). Nhiệt dung của vật bằng bao nhiêu?

  1. 3000J/K.
  2. 900J/K.
  3. 0,00033J/K.
  4. 270J/K.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Nhiệt dung của cả vật là C=mc=0,30×900=270J/K. Điều đó nghĩa là vật cần nhận 270 J để tăng nhiệt độ 1 K nếu không chuyển thể và có thể coi nhiệt dung riêng không đổi. Cần phân biệt C của vật với c của chất.

Câu 24

Thả một miếng kim loại khối lượng 0,10kg, ở 100∘C, vào 0,20kg nước ở 20∘C. Nhiệt độ cân bằng là 25∘C. Cho nhiệt dung riêng của nước 4200J/(kg·K); bỏ qua nhiệt dung bình, thất thoát, bay hơi và chuyển thể. Nhiệt dung riêng của kim loại là bao nhiêu?

  1. 280J/(kg·K).
  2. 560J/(kg·K).
  3. 840J/(kg·K).
  4. 4200J/(kg·K).
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Nhiệt nước thu bằng nhiệt kim loại tỏa: 0,20×4200×(25−20)=0,10c(100−25). Vế trái bằng 4200 J, nên c=4200/(0,10×75)=560J/(kg·K). Hai vật có độ biến thiên nhiệt độ khác nhau, không được dùng chung một ΔT.

Câu 45

Đun 0,50kg nước từ 20∘C lên 60∘C bằng thiết bị công suất điện không đổi 500W. Hiệu suất truyền nhiệt vào nước là 80%; bỏ qua nhiệt dung bình và không có chuyển thể. Cho c=4200J/(kgK).

  1. Nhiệt dung của lượng nước là 2100J/K.
  2. Nhiệt lượng nước cần nhận là 84kJ.
  3. Điện năng thiết bị tiêu thụ trong quá trình này là 84kJ.
  4. Thời gian đun là 168s.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Sai

a) Đúng: C=mc=0,50×4200=2100J/K. b) Đúng: Q=mcΔT=2100×40=84000J. c) Sai: E=Q/η=84000/0,80=105000J=105kJ. d) Sai: τ=E/P=105000/500=210s.

Câu 46

Đổ 0,20kg nước ở 80∘C vào nhiệt lượng kế đang chứa 0,30kg nước ở 20∘C. Nhiệt lượng kế ban đầu ở 20∘C, có nhiệt dung 420J/K. Cho nhiệt dung riêng của nước 4200J/(kgK); bỏ qua trao đổi nhiệt với ngoài và sự bay hơi.

  1. Nhiệt dung của phần nước lạnh ban đầu là 1260J/K.
  2. Nếu bỏ qua nhiệt dung nhiệt lượng kế thì nhiệt độ cân bằng tính được là 44∘C.
  3. Khi tính đúng nhiệt dung nhiệt lượng kế đã cho, nhiệt độ cân bằng là 40∘C.
  4. Trong quá trình đạt cân bằng, nhiệt lượng kế tỏa nhiệt cho nước.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai

a) Đúng: Clạnh=0,30×4200=1260J/K. b) Đúng: nếu bỏ qua bình, t=(0,20×80+0,30×20)/0,50=44∘C. c) Đúng: 840(80−t)=(1260+420)(t−20), suy ra t=40∘C. d) Sai: bình nóng lên từ 20∘C đến 40∘C, nên nhận 420×20=8400J.

Câu 53

Một mẫu kim loại khối lượng 0,150kg nhận 4,14kJ nhiệt lượng thì nhiệt độ tăng thêm 60K. Không có chuyển thể; coi nhiệt dung riêng không đổi và mẫu không thực hiện công đáng kể. Tính nhiệt dung riêng theo J/(kgK), làm tròn đến số nguyên.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 460 J/(kg·K)

Đổi Q=4,14kJ=4140J. Từ Q=mcΔT, c=4140/(0,150×60)=460J/(kgK).

Câu 54

Đổ 0,250kg nước ở 80∘C vào nhiệt lượng kế chứa 0,750kg nước ở 20∘C. Nhiệt lượng kế ban đầu ở 20∘C, có nhiệt dung 105J/K. Cho cnước=4200J/(kgK); bỏ qua thất thoát và bay hơi. Tính nhiệt độ cân bằng theo ∘C, làm tròn đến hàng phần mười.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 34,6 °C

Nước nóng tỏa nhiệt cho nước lạnh và bình: 1050(80−t)=(3150+105)(t−20). Suy ra t=20+63000/4305≈34,6341∘C. Làm tròn được 34,6∘C.

Bài 5. Nhiệt nóng chảy riêng – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 25

Phát biểu nào nêu đúng ý nghĩa của nhiệt nóng chảy riêng của một chất rắn kết tinh?

  1. Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ 1 kg chất thêm 1 K.
  2. Nhiệt lượng cần để làm nóng chảy hoàn toàn một vật có khối lượng bất kỳ.
  3. Nhiệt lượng cần để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg chất đang ở nhiệt độ nóng chảy, tại áp suất xác định.
  4. Nhiệt lượng cần để biến 1 kg chất lỏng thành hơi ở nhiệt độ sôi.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Nhiệt nóng chảy riêng λ cho biết năng lượng cần để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg chất đang ở nhiệt độ nóng chảy, với điều kiện áp suất đã xác định. Công thức Q=λm, đơn vị λ là J/kg. Nếu ban đầu chất rắn còn lạnh hơn nhiệt độ nóng chảy, phải tính thêm nhiệt lượng làm nóng trước.

Câu 26

Cần bao nhiêu nhiệt lượng để làm tan hoàn toàn 0,20kg nước đá đang ở 0∘C, tạo thành nước ở 0∘C? Cho λ=3,34×105J/kg, áp suất gần 1 atm.

  1. 66,8kJ.
  2. 6,68kJ.
  3. 668kJ.
  4. 0kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Nước đá đã ở nhiệt độ nóng chảy, nước sau khi tan cũng ở 0 °C, nên chỉ có nhiệt nóng chảy: Q=mλ=0,20×3,34×105=66800J=66,8kJ. Nhiệt độ không đổi nhưng vẫn cần cung cấp năng lượng để chuyển thể.

Câu 27

Ở áp suất gần 1 atm, cần cung cấp nhiệt lượng bao nhiêu để biến 0,10kg nước đá từ −10∘C thành nước ở 20∘C? Cho cđá=2100J/(kg·K), cnước=4200J/(kg·K), λ=3,34×105J/kg; bỏ qua hao phí.

  1. 33,4kJ.
  2. 41,8kJ.
  3. 46,0kJ.
  4. 43,9kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Tách ba giai đoạn: làm nóng đá đến 0 °C, làm tan đá, làm nóng nước đến 20 °C. Q=0,10×2100×10+0,10×3,34×105+0,10×4200×20=2100+33400+8400=43900J. Kết quả là 43,9 kJ; không dùng một công thức mcΔT xuyên qua cả quá trình chuyển thể.

Câu 28

Cung cấp 16,7kJ cho 0,10kg nước đá đang ở 0∘C, áp suất gần 1 atm. Cho λ=3,34×105J/kg, bỏ qua hao phí. Trạng thái cuối cùng là gì?

  1. 0,10 kg nước lỏng ở 0 °C.
  2. 0,05 kg nước lỏng và 0,05 kg nước đá, cùng ở 0 °C.
  3. 0,10 kg nước lỏng ở 40 °C.
  4. 0,10 kg nước đá ở 50 °C.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Để tan hết cần Qhết=0,10×3,34×105=33400J, lớn hơn 16700 J được cấp. Khối lượng đã tan là mtan=Q/λ=16700/334000=0,050kg. Còn 0,050 kg nước đá; hỗn hợp hai pha cùng ở 0 °C.

Câu 29

Thả 0,10kg nước đá ở 0∘C vào 0,20kg nước ở 20∘C, áp suất gần 1 atm. Cho cnước=4200J/(kg·K), λ=3,34×105J/kg; bỏ qua nhiệt dung bình và trao đổi nhiệt với môi trường. Kết luận nào đúng về trạng thái cân bằng?

  1. Toàn bộ đá tan; nhiệt độ cuối lớn hơn 0 °C.
  2. Toàn bộ đá tan; nhiệt độ cuối đúng bằng 0 °C.
  3. Chỉ một phần đá tan; nhiệt độ cuối bằng 0 °C.
  4. Nước ban đầu đông đặc hoàn toàn; nhiệt độ cuối nhỏ hơn 0 °C.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Nước hạ từ 20 °C xuống 0 °C tỏa tối đa Q=0,20×4200×20=16800J. Để tan hết đá cần 0,10×334000=33400J, lớn hơn năng lượng có thể nhận. Vì vậy đá chỉ tan một phần: mtan=16800/334000≈0,0503kg, còn khoảng 0,0497 kg đá. Hai pha cân bằng ở 0 °C.

Câu 30

Khi 0,30kg nước ở 0∘C đông đặc hoàn toàn thành nước đá ở 0∘C, nó tỏa bao nhiêu nhiệt lượng? Cho λ=3,34×105J/kg, áp suất gần 1 atm.

  1. 100,2kJ.
  2. 0kJ.
  3. 10,02kJ.
  4. 1113,3kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Độ lớn nhiệt lượng tỏa khi đông đặc là Qtỏa=mλ=0,30×3,34×105=100200J=100,2kJ. Nếu dùng đại lượng nhiệt lượng có dấu mà hệ nhận trong định luật 1, thì Q=−100,2kJ; đề đang hỏi độ lớn nhiệt lượng tỏa ra.

Câu 47

Đun 0,10kg nước đá tinh khiết từ −10∘C thành nước ở 20∘C, áp suất 1atm. Cho cđá=2100, cnước=4200J/(kgK), λ=334000J/kg. Bỏ qua thất thoát và nhiệt dung dụng cụ.

  1. Nhiệt lượng để đưa đá từ −10∘C lên 0∘C là 2,1kJ.
  2. Trong giai đoạn đá đang nóng chảy cân bằng, nhiệt độ tăng dần vì đá vẫn nhận nhiệt.
  3. Tổng nhiệt lượng cần cung cấp cho toàn bộ quá trình là 41,8kJ.
  4. Nếu cho 0,10kg nước ở 0∘C đông đặc hoàn toàn thành đá ở 0∘C cùng áp suất, nhiệt lượng tỏa ra có độ lớn 33,4kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Sai; d) Đúng

a) Đúng: Q1=0,10×2100×10=2100J. b) Sai: khi đá và nước cùng tồn tại trong quá trình nóng chảy cân bằng ở áp suất đã cho, nhiệt độ giữ ở 0∘C. c) Sai: Q=2100+0,10×334000+0,10×4200×20=43900J=43,9kJ; 41,8kJ đã bỏ phần làm nóng đá. d) Đúng: độ lớn nhiệt tỏa khi đông đặc là λm=33400J.

Câu 55

Cần cung cấp bao nhiêu nhiệt lượng để biến 0,20kg nước đá ở −15∘C thành nước ở 25∘C tại áp suất 1atm? Cho cđá=2100, cnước=4200J/(kgK), λ=334000J/kg; bỏ qua thất thoát và nhiệt dung bình. Nhập kết quả theo kJ, làm tròn đến hàng phần mười.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 94,1 kJ

Ba giai đoạn: Q1=0,20×2100×15=6300J; Q2=0,20×334000=66800J; Q3=0,20×4200×25=21000J. Tổng Q=94100J=94,1kJ.

Câu 56

Cấp 12,0kJ nhiệt lượng hữu ích cho 0,100kg nước đá đang ở 0∘C, áp suất 1atm. Cho λ=334000J/kg; bỏ qua các trao đổi năng lượng khác. Khối lượng nước đá đã tan là bao nhiêu gam? Nhập kết quả theo g, làm tròn đến hàng phần mười.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 35,9 g

Nhiệt để tan hết là 0,100×334000=33400J>12000J, nên chỉ tan một phần. mtan=12000/334000=0,0359281kg=35,9281g, làm tròn được 35,9g.

Bài 6. Nhiệt hóa hơi riêng – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 31

Ở áp suất xác định, nhiệt hóa hơi riêng tại nhiệt độ sôi của một chất lỏng là gì?

  1. Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ 1 kg chất lỏng thêm 1 K.
  2. Nhiệt lượng cần để làm tan hoàn toàn 1 kg chất rắn.
  3. Nhiệt lượng cần để làm nóng 1 kg chất lỏng từ 0 °C đến nhiệt độ sôi.
  4. Nhiệt lượng cần để biến hoàn toàn 1 kg chất lỏng đang ở nhiệt độ sôi thành hơi ở cùng nhiệt độ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Nhiệt hóa hơi riêng L có đơn vị J/kg và được xác định bởi Q=Lm cho giai đoạn hóa hơi ở điều kiện nhiệt độ, áp suất đã cho. Đại lượng này phụ thuộc chất và điều kiện nhiệt động. Nếu chất lỏng ban đầu chưa ở nhiệt độ sôi, phải tính thêm nhiệt lượng làm nóng.

Câu 32

Một ấm đang chứa 1,25L nước sôi ở 100 °C. Sau một thời gian sôi ở áp suất gần 1 atm, lượng nước lỏng còn 0,75L. Trong bài này lấy khối lượng riêng của nước 1,0kg/L và L=2,26×106J/kg. Nhiệt lượng dùng riêng cho sự hóa hơi bằng bao nhiêu? Bỏ qua rò rỉ nước lỏng.

  1. 2,825MJ.
  2. 1,13MJ.
  3. 1,695MJ.
  4. 0,113MJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Khối lượng nước hóa hơi là phần giảm của khối lượng nước lỏng: m=ρ(V1−V2)=1,0(1,25−0,75)=0,50kg. Do đó Q=mL=0,50×2,26×106=1,13×106J=1,13MJ. Không dùng khối lượng nước ban đầu hoặc khối lượng nước còn lại thay cho khối lượng đã hóa hơi.

Câu 33

Ở áp suất gần 1 atm, cần cung cấp bao nhiêu nhiệt lượng để biến 0,20kg nước ở 20∘C thành hơi nước ở 100∘C? Cho c=4200J/(kg·K), L=2,26×106J/kg, bỏ qua hao phí.

  1. 452,0kJ.
  2. 67,2kJ.
  3. 519,2kJ.
  4. 536,0kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Hai giai đoạn gồm làm nóng nước từ 20 °C đến 100 °C rồi hóa hơi ở 100 °C. Q=mc(100−20)+mL=0,20×4200×80+0,20×2,26×106=67200+452000=519200J=519,2kJ.

Câu 34

Có 0,010kg hơi nước ở 100∘C ngưng tụ hoàn toàn rồi nước ngưng nguội đến 40∘C, áp suất gần 1 atm. Cho L=2,26×106J/kg, c=4200J/(kg·K). Độ lớn nhiệt lượng tỏa ra là bao nhiêu?

  1. 25,12kJ.
  2. 22,60kJ.
  3. 2,52kJ.
  4. 20,08kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Hơi tỏa nhiệt khi ngưng tụ: Q1=mL=22600J. Nước ngưng tiếp tục tỏa nhiệt khi nguội: Q2=mc(100−40)=0,010×4200×60=2520J. Tổng Qtỏa=Q1+Q2=25120J=25,12kJ. Hai phần nhiệt tỏa phải cộng nhau.

Câu 35

Trong thí nghiệm lý tưởng, một điện trở công suất 1500W cấp nhiệt cho nước đang sôi. Trong 77s, khối lượng nước giảm 50g do hóa hơi. Toàn bộ điện năng dùng cho sự hóa hơi, áp suất và nhiệt độ sôi không đổi. Giá trị thực nghiệm của nhiệt hóa hơi riêng bằng bao nhiêu?

  1. 2,31×103J/kg.
  2. 1,95×106J/kg.
  3. 3,90×105J/kg.
  4. 2,31×106J/kg.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Đổi 50g=0,050kg. Theo Pτ=LΔm, L=1500×77/0,050=2310000J/kg=2,31×106J/kg. Nếu quên đổi gam sang kilôgam, kết quả sai 1000 lần. Đây là kết quả theo số liệu thực nghiệm đã cho, không thay bằng giá trị tra bảng.

Câu 36

Nước tinh khiết đang sôi ổn định ở áp suất không đổi; trong bình vẫn còn cả nước lỏng và hơi, không xét phần hơi được đun quá nhiệt. Phát biểu nào đúng về phần nước lỏng chuyển thành hơi?

  1. Nhiệt độ tăng liên tục trong toàn bộ quá trình hóa hơi.
  2. Phần nước đó nhận năng lượng để chuyển thể dù nhiệt độ không đổi.
  3. Vì nhiệt độ không đổi nên không cần cấp nhiệt.
  4. Nhiệt lượng cấp chỉ làm tăng động năng chuyển động nhiệt trung bình, không làm chuyển thể.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Ở áp suất không đổi, nhiệt độ sôi của chất tinh khiết giữ không đổi trong giai đoạn lỏng và hơi cùng tồn tại. Năng lượng cung cấp dùng cho chuyển thể, bao gồm thay đổi năng lượng tương tác và công giãn nở; không thể suy ra nhiệt lượng bằng 0 từ nhiệt độ không đổi. Khi toàn bộ chất lỏng đã hóa hơi, việc đun hơi là giai đoạn khác.

Câu 48

Một bình có 0,50kg nước đang sôi ổn định ở 100∘C, áp suất 1atm. Dây đốt có công suất điện 1130W, hiệu suất truyền nhiệt vào phần hóa hơi là 80%, hoạt động trong 500s. Cho L=2,26×106J/kg; không có nước bắn ra hoặc trào ra ngoài.

  1. Trong khoảng đun đang xét, nhiệt độ phần nước lỏng còn lại gần như giữ ở 100∘C.
  2. Khối lượng nước hóa hơi là 0,25kg.
  3. Khối lượng nước lỏng còn lại sau khoảng đun là 0,30kg.
  4. Đơn vị SI của nhiệt hóa hơi riêng là J/(kgK).
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai

a) Đúng: nước tinh khiết sôi ổn định ở áp suất không đổi giữ nhiệt độ sôi khi còn chất lỏng. b) Sai: Q=ηPτ=0,80×1130×500=452000J, nên Δm=Q/L=0,20kg. c) Đúng: mcòn=0,50−0,20=0,30kg. d) Sai: L=Q/Δm có đơn vị J/kg; J/(kgK) là đơn vị nhiệt dung riêng.

Câu 57

Đun 0,40kg nước từ 25∘C đến 100∘C, sau đó làm hóa hơi 0,10kg nước ở 100∘C, áp suất 1atm. Cho c=4200J/(kgK), L=2,26×106J/kg. Bỏ qua bay hơi trước khi sôi, thất thoát và nhiệt dung bình. Tính tổng nhiệt lượng cần cung cấp theo kJ, làm tròn đến số nguyên.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 352 kJ

Nhiệt làm nóng toàn bộ nước là Q1=0,40×4200×75=126000J. Nhiệt hóa hơi chỉ tính cho 0,10kg: Q2=0,10×2,26×106=226000J. Tổng Q=352000J=352kJ.

Câu 58

Trong hai lần đo nước sôi ổn định ở cùng nhiệt độ và cùng điều kiện môi trường, công suất điện lần lượt là P1=500W và P2=900W; tốc độ giảm khối lượng do hóa hơi lần lượt là r1=0,10g/s và r2=0,28g/s. Giả sử công suất nhiệt thất thoát như nhau trong hai lần đo và nhiệt độ dụng cụ không đổi. Nếu L=X×106J/kg, hãy tìm X, làm tròn đến hàng phần trăm.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 2,22

Viết P1=Lr1+Pmất, P2=Lr2+Pmất. Trừ hai phương trình: L=(900−500)/[(0,28−0,10)×10−3]=2,22222×106J/kg. Vì vậy X=2,22. Đổi g/s sang kg/s trước khi tính.

Bài 7. Bài tập vật lí nhiệt – Luyện tập

Xem lý thuyết và ví dụ của bài này

Câu 37

Biến hoàn toàn 0,10kg nước đá ở −10∘C thành hơi nước ở 100∘C, ở áp suất gần 1 atm. Cho cđá=2100, cnước=4200 (đơn vị J/(kg·K)), λ=3,34×105J/kg, L=2,26×106J/kg. Bỏ qua hao phí. Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là bao nhiêu?

  1. 301,4kJ.
  2. 269,9kJ.
  3. 303,5kJ.
  4. 345,5kJ.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: C

Có bốn giai đoạn: đá −10 → 0 °C; nóng chảy; nước 0 → 100 °C; hóa hơi. Q=mcđá10+mλ+mcnước100+mL. Thế số: Q=2100+33400+42000+226000=303500J=303,5kJ. Không bỏ qua giai đoạn làm nóng đá trước khi tan.

Câu 38

Khí trong xilanh nhận 600J nhiệt lượng, đẩy pittông chuyển động chậm đi được 0,50m chống lại lực cản không đổi 200N. Bỏ qua các dạng công khác. Độ tăng nội năng của khí bằng bao nhiêu?

  1. 500J.
  2. 700J.
  3. 100J.
  4. 300J.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: A

Công khí thực hiện chống lực cản là W=Fs=200×0,50=100J. Công khí nhận A=−100J; nhiệt khí nhận Q=600J. Vì vậy ΔU=A+Q=−100+600=500J. Độ tăng nội năng là phần năng lượng nhận còn lại sau khi khí đã sinh công.

Câu 39

Dùng nguồn nhiệt công suất không đổi 100W làm nóng chảy hoàn toàn 0,20kg một chất rắn kết tinh tinh khiết. Trên đồ thị nhiệt độ theo thời gian, đoạn nằm ngang ứng với toàn bộ quá trình nóng chảy kéo dài 600s. Áp suất không đổi, toàn bộ công suất truyền cho chất và bỏ qua nhiệt dung dụng cụ. Nhiệt nóng chảy riêng của chất bằng bao nhiêu?

  1. 1,2×104J/kg.
  2. 6,0×104J/kg.
  3. 3,0×104J/kg.
  4. 3,0×105J/kg.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: D

Trên đoạn nằm ngang, năng lượng cung cấp dùng cho nóng chảy: mλ=PΔτ. Suy ra λ=100×600/0,20=300000J/kg=3,0×105J/kg. Chỉ lấy thời gian của đoạn chuyển thể, không lấy tổng thời gian cả quá trình nung.

Câu 40

Hai mẫu của cùng một chất được nung riêng bằng hai nguồn nhiệt có cùng công suất không đổi; toàn bộ công suất truyền cho từng mẫu. Mẫu 2 có khối lượng gấp đôi mẫu 1. Xét khoảng nhiệt độ mà nhiệt dung riêng của chất có thể coi không đổi và không có chuyển thể. Độ dốc đồ thị nhiệt độ theo thời gian của mẫu 2 so với mẫu 1 như thế nào?

  1. Gấp đôi.
  2. Bằng một nửa.
  3. Bằng nhau.
  4. Gấp bốn lần.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: B

Từ PΔτ=mcΔT, độ dốc k=ΔT/Δτ=P/(mc). Với cùng P,c và m2=2m1, k2=P/(2m1c)=k1/2. Khối lượng lớn gấp đôi cần năng lượng gấp đôi để tăng cùng một nhiệt độ nên tăng nhiệt chậm bằng một nửa.

Câu 49

Cho 0,050kg nước đá ở 0∘C vào 0,20kg nước ở 10∘C trong bình cách nhiệt ở áp suất 1atm. Cho cnước=4200J/(kgK), λ=334000J/kg. Bỏ qua nhiệt dung bình và sự bay hơi.

  1. Nước nóng có thể cung cấp đủ nhiệt để làm tan toàn bộ nước đá.
  2. Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp là 0∘C.
  3. Khối lượng nước đá đã tan xấp xỉ 25,1g, làm tròn đến hàng phần mười gam.
  4. Tổng khối lượng cả nước và đá còn lại trong bình là 0,20kg.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai

a) Sai: nước nguội về 0∘C chỉ tỏa Q=0,20×4200×10=8400J, nhỏ hơn 0,050×334000=16700J cần tan hết đá. b) Đúng: còn cả đá và nước cân bằng nên nhiệt độ là 0∘C. c) Đúng: mtan=8400/334000=0,0251497kg≈25,1g. d) Sai: không có chất thoát ra, nên tổng khối lượng là 0,20+0,050=0,250kg.

Câu 50

Một quả cầu kim loại khối lượng 1,0kg rơi tự do từ trạng thái nghỉ ở độ cao 20m xuống đất rồi dừng lại. Lấy g=10m/s2. Giả sử 50% thế năng trọng trường giảm chuyển thành nội năng của chính quả cầu, phần còn lại truyền vào môi trường. Cho c=500J/(kgK); quả cầu không chuyển thể và không trao đổi nhiệt với môi trường trong khoảng xét.

  1. Thế năng trọng trường của quả cầu giảm 200J.
  2. Nội năng của quả cầu tăng 100J.
  3. Nhiệt độ quả cầu tăng 0,40K.
  4. Vì quả cầu không nhận nhiệt từ môi trường nên nội năng của nó không thể tăng.
Xem đáp án và lời giải

Đáp án: a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Sai

a) Đúng: độ giảm thế năng là mgh=1,0×10×20=200J. b) Đúng: phần làm tăng nội năng quả cầu bằng 0,50×200=100J. c) Sai: ΔT=100/(1,0×500)=0,20K. d) Sai: thực hiện công cũng có thể làm tăng nội năng; không chỉ có truyền nhiệt.

Câu 59

Dẫn 0,012kg hơi nước ở 100∘C vào 0,250kg nước ở 20∘C trong bình cách nhiệt. Coi toàn bộ hơi ngưng tụ, bỏ qua nhiệt dung bình và trao đổi nhiệt với ngoài. Cho cnước=4200J/(kgK), L=2,26×106J/kg. Tính nhiệt độ cân bằng theo ∘C, làm tròn đến hàng phần mười.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 48,3 °C

Hơi ngưng tụ rồi nước ngưng nguội đi: 0,012×2260000+0,012×4200(100−t)=0,250×4200(t−20). Do đó t=53160/1100,4≈48,3097∘C, làm tròn 48,3∘C. Kết quả dưới 100∘C, phù hợp giả thiết hơi ngưng tụ hết.

Câu 60

Một thiết bị công suất điện 1000W, hiệu suất truyền nhiệt hữu ích 80%, biến 0,150kg nước đá ở −20∘C thành hơi nước ở 100∘C, áp suất 1atm. Cho cđá=2100, cnước=4200J/(kgK), λ=334000, L=2260000J/kg; bỏ qua nhiệt dung dụng cụ. Tính thời gian cần thiết theo giây, làm tròn đến số nguyên.

Xem đáp án và lời giải

Đáp án: 573 s

Bốn phần nhiệt: Q=0,150[2100×20+334000+4200×100+2260000]=458400J. Công suất nhiệt hữu ích Pích=0,80×1000=800W. Thời gian τ=458400/800=573s.

Biên soạn lại: Gia Sư SV.