Giải bài tập Vật lý 10 bài 38: Sự chuyển thể của các chất
- Thứ sáu - 12/07/2019 11:48
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Giải bài tập Vật lý 10 bài 38: Sự chuyển thể của các chất
A/ HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI SGK VẬT LÝ 10 TRANG 209, 210
1. Sự nóng chảy là gì? Tên gọi của quá trình ngược với sự nóng chảy là gì? Nêu các đặc điểm của sự nóng chảy.
Trả lời
• Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy.
• Quá trình chuyển ngược lại từ thể lỏng sang thể rắn gọi là sự đông đặc.
• Đặc điểm của sự nóng chảy:
Mỗi chất rắn tinh thể nóng chảy (hoặc đông đặc) ở một nhiệt độ không đổi xác định ứng với áp suất bên ngoài xác định. Các chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
2. Nhiệt nóng chảy là gì? Viết công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn. Nêu tên và đơn vị đo của các đại lượng trong công thức này.
Trả lời
Nhiệt lượng Q cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy:
Q = λm
Trong đó m là khối lượng của chất rắn, λ là nhiệt nóng chảy riêng của chất rắn và đo bằng J/kg.
3. Sự bay hơi là gì? Tên gọi của quá trình ngược với sự bay hơi là gì?
Trả lời
• Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở mặt thoáng chất lỏng gọi là sự bay hơi.
• Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí sang thể lỏng gọi là sự ngưng tự. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì và luôn kèm theo sự ngưng tụ.
4. Phân biệt hơi bão hòa với hơi khô. So sánh áp suất hơi bão hòa với áp suất hơi khô của chất lỏng ở cùng nhiệt độ.
Trả lời
• Khi tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi trên mặt thoáng là hơi khô.
• Khi quá trình bay hơi cân bằng với quá trình ngưng tụ ta có hơi bão hòa. Hơi bão hòa là hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nó.
• Hơi khô có áp suất nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa ở cùng một nhiệt độ.
5. Sự sôi là gì? Nêu các đặc điểm của sự sôi. Phân biệt sự sôi và sự bay hơi.
Trả lời
Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) xảy ra cả ở bên trong và trên mặt thoáng của chất lỏng gọi là sự sôi.
• Đặc điểm:
- Mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ xác định và không đổi.
- Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí trên mặt thoáng: áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao.
• Phân biệt:
Sự bay hơi chỉ xảy ra ở mặt thoáng của chất lỏng; Còn sự sôi xảy ra cả ở mặt thoáng và trong lòng chất lỏng,
6. Viết công thức tính nhiệt hóa hơi của chất lỏng, Nêu tên và đơn vị đo của các đại lượng trong công thức này.
Trả lời
Nhiệt lượng Q cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi gọi là nhiệt hóa hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sỏi:
Q = Lm
Trong đó m là khối lượng của phần chất lỏng biến thành hơi, L là nhiệt hóa hơi riêng của chất lỏng và đo bằng J/kg.
7. Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về sự nóng chảy của các chất rắn:
A. Mồi chất rắn tinh thể nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đối ứng với một áp suất bên ngoài xác định.
B. Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn kết tinh phụ thuộc áp suất bên ngoài.
C. Chất rắn tinh thể nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.
D. Chất rắn vô định hình cũng nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đổi.
Đáp án: D
8. Nhiệt nóng chảy riêng của đồng là 1,8.105 J/kg. Câu nói nào dưới dây là đúng?
A. Khối đồng sẽ tỏa ra nhiệt lượng 1,8,105 J khi nóng chảy hoàn toàn.
B. Mỗi kilogram đồng cần thu nhiệt lượng 1,8.105 J hóa lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.
C. Khối đồng cần thu nhiệt lượng 1,8-105 J để hóa lỏng.
D. Mỗi kilogram đồng tỏa ra nhiệt lượng 1,8. 105 J khi hóa lỏng hoàn toàn.
Đáp án: B
9. Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về sự bay hơi của các chất lỏng?
A. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở bề mặt của chất lỏng.
B. Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí sang thể lỏng là sự ngưng tụ. Sự ngưng tụ luôn xảy ra kèm theo sự bay hơi.
C. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thế khí xảy ra ở mặt thoáng và cả bên trong chất lỏng.
D. Sự bay hơi của chất lỏng xảy ra ở nhiệt độ bất kì.
Đáp án: C
10. Nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.106 J/kg. Câu nói nào dưới đây là đúng?
A. Một lượng nước bất kì cần thu một nhiệt lượng là 2,3.106 J/kg để hay hơi hoàn toàn.
B. Mỗi kilôgam nước cần thu một nhiệt lượng là 2,3,106 J/kg để bay hơi hoàn toàn.
C. Mỗi kilôgam nước sẽ tỏa ra một nhiệt lượng là 2,3.106 J/kg khi bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi của nó.
D. Mỗi kilôgam nước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.106 J/kg để bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi và áp suất chuẩn.
Đáp án: D
11. Một bình cầu thủy tinh chứa nước nóng có nhiệt độ khoảng 80°C và được nút kín. Dội nước lạnh lên phần trên gần cổ bình, ta thấy nước trong bình lại sôi. Giải thích tại sao?
Trả lời
Ở phần trên gần cổ bình, khi dội nước lạnh ta thấy nước trong bình sôi vì lúc này nhiệt độ phần chất lỏng gần cổ bình giảm, dẫn đến việc áp suất hơi trên mặt thoáng sẽ giảm. Khi áp suất giảm kéo theo nhiệt độ sôi của nước giảm xuống cho nên ta thấy nước sôi ở nhiệt độ khoảng 80°C.
12. Ở áp suất chuẩn (1 at) có thể đun nước nóng đến 120°C được không?
Trả lời
Ở áp suất chuẩn là 1 at, nhiệt độ sôi của nước là 100°C. Tại nhiệt độ này, nước chuyển từ thể lỏng sang thể khí nên ta không thể có nước ở trạng thái lỏng khi nhiệt độ đun nóng đến 120°C.
13. Ở trên núi cao người ta không thể luộc trứng chín trong nước sôi. Tại sao?
Ở trên núi cao, áp suất không khí giảm nên nhiệt độ sôi của nước giảm. Nước sôi ở nhiệt độ thấp hơn 100°C cho nên người ta không thể luộc trứng chín trong nước sôi này được.
14. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0oC để chuyển nó thành nước ở 20°C. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.105 J/kg và nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kgK.
Giải
Nhiệt nóng chảy cần thiết để chuyển nước đá ở 0°C từ thể rắn sang thể lỏng là:
Q1 = λm = 3,4.105.4 = 13,6.105 J
Nhiệt lượng cần thiết để nước ở thể lỏng tăng nhiệt độ từ 0°C đến 20°C là:
Q2 = mcΔt = 4.4180.(20 - 0) = 334400 J = 3,344. 105 J
Nhiệt lượng tổng cộng là: .
Q = Q1 + Q2 = 17.105 J
Đáp số: Q = 17.105 J
15. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm khối lượng 100g ở nhiệt độ 20°C để nó hóa lỏng ở nhiệt độ 658°C. Nhôm có nhiệt dung riêng là 896 J/kgK, nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.105 J/kg.
Giải
Nhiệt nóng chảy cần thiết để nhôm chuyển từ thể rắn sang thể lỏng là;
Q1 = λm = 3,9.105.0,1 = 3,9.104 J
Nhiệt lượng cần thiết để nhôm ở thể lỏng tăg nhhiệt độ từ 20oC đến 658o C là:
Q2 = mcΔt = 0,1.896.(658 - 20) = 57164,8 J ≈ 5,7.104 J
Nhiệt lượng cần thiết tổng cộng là:
Q = Q1 + Q2 = 9,6.104 J
Đáp số: Q = 9,6.104 J
B/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
1. Khi bay hơi nhiệt độ của khối chất lỏng tăng hay giảm? tại sao?
Trả lời:
Khi bay hơi nhiệt độ của khối chất lỏng giảm, vì một số phân tử vật chất trong chất lỏng có động năng đủ lớn thoát khỏi bề mặt chất lỏng bay vào không khí => tổng động nâng của hệ giảm nhiệt độ giảm.
2. Hãy đoán xem tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc như thế nào vào nhiệt độ, diện tích mặt thoáng và áp suất hơi phía trên mặt thoáng của chất lỏng? Tại sao?
Trả lời
* Tốc độ bay hơi của chất lỏng:
- Tăng khi nhiệt độ chất lỏng và diện tích mặt thoáng của chât lỏng tang. Vì khi nhiệt độ tăng động năng của các phân tử chất lỏng tăng, đồng thời nếu diện tích mặt thoáng tăng => giúp cho các phân tử có động năng lớn dễ dàng thoát khỏi bề mặt chất lỏng.
- Giảm khi áp suất hơi phía trên mặt thoáng của chất lỏng tang. Vì khi áp suất trên mặt thoáng tăng làm các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng khó thoát khỏi chất lỏng và đi vào không khí.
3. Tại sao áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích lại tăng theo nhiệt độ?
Trả lời:
Hơi bão hòa là khi tốc độ ngưng tụ và tốc độ bay hơi của một khối chất cân bằng nhau. Khi hơi bão hòa, áp suất hơi lúc đó đạt giá trị cực đại và gọi là áp suất hơi bão hòa. Tốc độ bay hơi và ngưng tụ này không phụ thuộc thể tích => áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích khối chất. Khi tăng nhiệt độ, số phân tử hơi có động năng đủ lớn thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng tăng => tốc độ bay hơi tăng => áp suất hơi bão hòa tăng theo nhiệt độ.
4. Một ấm chứa 2,5 lít nước ở 30°C. Tìm nhiệt lượng cần cung cấp để làm cho lượng nước đó bay hơi hết. Biết nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.106 J/kg, nhiệt dung riêng của nước là c = 4180 J/kgK
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần thiết để đưa nước đến điểm sôi:
Q1 = mc (t2 – t1) = 2,5.4180.(100 - 30) = 731 500 J
Nhiệt lượng cung cấp để làm bay hơi lượng nước trên:
Q2 = λm = 2,3.106.2,5 = 5 750 000 J
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp để làm bay hơi hết 2,5 lít nước:
Q = Q1 + Q2 = 6 481 500 J
Đáp số: Q = 6 481 500 J
5. Người ta đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 25°C chứa trong chiếc ấm bằng đồng khối lượng m2 = 0,3 kg. Sau khi sôi được một lúc đã có 0,2 lít nước biến thành hơi. Hãy xác định nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm. Biết nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.106 J/kg, nhiệt dung riêng của nước và của đồng tương ứng là c1 = 4180 J/kgK; c2 = 380 J/kg.K
Hướng dẫn giải
Nhiệt lượng cần thiết để đưa ấm từ nhiệt độ 25°C đến nhiệt độ sôi 100°C
Q1 = m1c1Δt + m2c2Δt = (m1c1 + m2c2) (t2 – t1)
Q1 = (1 .4180 + 0,3.380).(100 - 25) = 322 050 J
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,1 lít nước hóa hơi là:
Q2 = λm = 0,2.2,3.106= 4,6.105 J
Tổng nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm nước
Q = Q1 + Q2 = 322 050 + 460 000 = 782 050 J
Đáp số: Q = 752 050 J
6. Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 150 g bạc ở nhiệt độ ban đầu là 28°C. Biết nhiệt độ nóng chảy của bạc là 960°C và nhiệt nóng chảy riêng là 0,88,105 J/kg, nhiệt dung riêng của bạc là 236 J/kgđộ.
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần thiết để nung bạc đến nhiệt độ nóng chảy là:
Q1 = mc(t2 – t1) = 0,15 - 236 .(960 - 28) = 32 992,8 J
Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy bạc là:
Q2 = λm = 0,15 . 0,88.105 = 13200 J
Vậy nhiệt lượng Q cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn lượng bạc là:
Q = Q1 + Q2 = 32 992,8 + 13 200 = 46 192,8 J
Đáp số: Q = 46 192,8 J
7. Lấy 20 g hơi nước ở 100°C cho ngưng tụ trong bình nhiệt lượng kế chứa 0,4 kg nước ở 20oC. Nhiệt độ cuối cùng đo được là 50°c. Cho nhiệt dung riêng của nước là C = 4180 J/kgK. Hãy tính nhiệt hóa hơi của nước?
Hưởng dẫn giải:
Nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước ở 100°C thành nước ở 100°C
Q1 = L.m1 = 0,02.L
Nhiệt lượng tỏa ra khi nước ở 100°C trở thành nước ở 50°C
Q1’ = mc(t1’ - t2) = 0,02 . 4180 . (100 - 50) = 4180 J
Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ở 100°C biến thành nước ở 50°C là:
Q = Q1 + Q1’= 0,02L + 4180 (1)
Nhiệt lượng cần cung cấp để 0,4 kg nước từ 20°C trở thành nước ở 50°C
Q2 = mc(t2 – t1) = 0,4.4180.(50 - 20) = 50160 J (2)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng: (1) = (2)
0,02.L + 4180 = 50160
Suy ra nhiệt hóa hơi của nước:
L ≈ 2,3,106 J/kg
Đáp số: L = 2,3,106 J/kg
1. Sự nóng chảy là gì? Tên gọi của quá trình ngược với sự nóng chảy là gì? Nêu các đặc điểm của sự nóng chảy.
Trả lời
• Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy.
• Quá trình chuyển ngược lại từ thể lỏng sang thể rắn gọi là sự đông đặc.
• Đặc điểm của sự nóng chảy:
Mỗi chất rắn tinh thể nóng chảy (hoặc đông đặc) ở một nhiệt độ không đổi xác định ứng với áp suất bên ngoài xác định. Các chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
2. Nhiệt nóng chảy là gì? Viết công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn. Nêu tên và đơn vị đo của các đại lượng trong công thức này.
Trả lời
Nhiệt lượng Q cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy:
Q = λm
Trong đó m là khối lượng của chất rắn, λ là nhiệt nóng chảy riêng của chất rắn và đo bằng J/kg.
3. Sự bay hơi là gì? Tên gọi của quá trình ngược với sự bay hơi là gì?
Trả lời
• Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở mặt thoáng chất lỏng gọi là sự bay hơi.
• Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí sang thể lỏng gọi là sự ngưng tự. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì và luôn kèm theo sự ngưng tụ.
4. Phân biệt hơi bão hòa với hơi khô. So sánh áp suất hơi bão hòa với áp suất hơi khô của chất lỏng ở cùng nhiệt độ.
Trả lời
• Khi tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi trên mặt thoáng là hơi khô.
• Khi quá trình bay hơi cân bằng với quá trình ngưng tụ ta có hơi bão hòa. Hơi bão hòa là hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nó.
• Hơi khô có áp suất nhỏ hơn áp suất hơi bão hòa ở cùng một nhiệt độ.
5. Sự sôi là gì? Nêu các đặc điểm của sự sôi. Phân biệt sự sôi và sự bay hơi.
Trả lời
Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) xảy ra cả ở bên trong và trên mặt thoáng của chất lỏng gọi là sự sôi.
• Đặc điểm:
- Mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ xác định và không đổi.
- Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí trên mặt thoáng: áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao.
• Phân biệt:
Sự bay hơi chỉ xảy ra ở mặt thoáng của chất lỏng; Còn sự sôi xảy ra cả ở mặt thoáng và trong lòng chất lỏng,
6. Viết công thức tính nhiệt hóa hơi của chất lỏng, Nêu tên và đơn vị đo của các đại lượng trong công thức này.
Trả lời
Nhiệt lượng Q cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi gọi là nhiệt hóa hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sỏi:
Q = Lm
Trong đó m là khối lượng của phần chất lỏng biến thành hơi, L là nhiệt hóa hơi riêng của chất lỏng và đo bằng J/kg.
7. Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về sự nóng chảy của các chất rắn:
A. Mồi chất rắn tinh thể nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đối ứng với một áp suất bên ngoài xác định.
B. Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn kết tinh phụ thuộc áp suất bên ngoài.
C. Chất rắn tinh thể nóng chảy và đông đặc ở cùng một nhiệt độ xác định không đổi.
D. Chất rắn vô định hình cũng nóng chảy ở một nhiệt độ xác định không đổi.
Đáp án: D
8. Nhiệt nóng chảy riêng của đồng là 1,8.105 J/kg. Câu nói nào dưới dây là đúng?
A. Khối đồng sẽ tỏa ra nhiệt lượng 1,8,105 J khi nóng chảy hoàn toàn.
B. Mỗi kilogram đồng cần thu nhiệt lượng 1,8.105 J hóa lỏng hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.
C. Khối đồng cần thu nhiệt lượng 1,8-105 J để hóa lỏng.
D. Mỗi kilogram đồng tỏa ra nhiệt lượng 1,8. 105 J khi hóa lỏng hoàn toàn.
Đáp án: B
9. Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về sự bay hơi của các chất lỏng?
A. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở bề mặt của chất lỏng.
B. Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí sang thể lỏng là sự ngưng tụ. Sự ngưng tụ luôn xảy ra kèm theo sự bay hơi.
C. Sự bay hơi là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thế khí xảy ra ở mặt thoáng và cả bên trong chất lỏng.
D. Sự bay hơi của chất lỏng xảy ra ở nhiệt độ bất kì.
Đáp án: C
10. Nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.106 J/kg. Câu nói nào dưới đây là đúng?
A. Một lượng nước bất kì cần thu một nhiệt lượng là 2,3.106 J/kg để hay hơi hoàn toàn.
B. Mỗi kilôgam nước cần thu một nhiệt lượng là 2,3,106 J/kg để bay hơi hoàn toàn.
C. Mỗi kilôgam nước sẽ tỏa ra một nhiệt lượng là 2,3.106 J/kg khi bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi của nó.
D. Mỗi kilôgam nước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.106 J/kg để bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi và áp suất chuẩn.
Đáp án: D
11. Một bình cầu thủy tinh chứa nước nóng có nhiệt độ khoảng 80°C và được nút kín. Dội nước lạnh lên phần trên gần cổ bình, ta thấy nước trong bình lại sôi. Giải thích tại sao?
Trả lời
Ở phần trên gần cổ bình, khi dội nước lạnh ta thấy nước trong bình sôi vì lúc này nhiệt độ phần chất lỏng gần cổ bình giảm, dẫn đến việc áp suất hơi trên mặt thoáng sẽ giảm. Khi áp suất giảm kéo theo nhiệt độ sôi của nước giảm xuống cho nên ta thấy nước sôi ở nhiệt độ khoảng 80°C.
12. Ở áp suất chuẩn (1 at) có thể đun nước nóng đến 120°C được không?
Trả lời
Ở áp suất chuẩn là 1 at, nhiệt độ sôi của nước là 100°C. Tại nhiệt độ này, nước chuyển từ thể lỏng sang thể khí nên ta không thể có nước ở trạng thái lỏng khi nhiệt độ đun nóng đến 120°C.
13. Ở trên núi cao người ta không thể luộc trứng chín trong nước sôi. Tại sao?
Ở trên núi cao, áp suất không khí giảm nên nhiệt độ sôi của nước giảm. Nước sôi ở nhiệt độ thấp hơn 100°C cho nên người ta không thể luộc trứng chín trong nước sôi này được.
14. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho 4 kg nước đá ở 0oC để chuyển nó thành nước ở 20°C. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.105 J/kg và nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kgK.
Giải
Nhiệt nóng chảy cần thiết để chuyển nước đá ở 0°C từ thể rắn sang thể lỏng là:
Q1 = λm = 3,4.105.4 = 13,6.105 J
Nhiệt lượng cần thiết để nước ở thể lỏng tăng nhiệt độ từ 0°C đến 20°C là:
Q2 = mcΔt = 4.4180.(20 - 0) = 334400 J = 3,344. 105 J
Nhiệt lượng tổng cộng là: .
Q = Q1 + Q2 = 17.105 J
Đáp số: Q = 17.105 J
15. Tính nhiệt lượng cần cung cấp cho miếng nhôm khối lượng 100g ở nhiệt độ 20°C để nó hóa lỏng ở nhiệt độ 658°C. Nhôm có nhiệt dung riêng là 896 J/kgK, nhiệt nóng chảy riêng là 3,9.105 J/kg.
Giải
Nhiệt nóng chảy cần thiết để nhôm chuyển từ thể rắn sang thể lỏng là;
Q1 = λm = 3,9.105.0,1 = 3,9.104 J
Nhiệt lượng cần thiết để nhôm ở thể lỏng tăg nhhiệt độ từ 20oC đến 658o C là:
Q2 = mcΔt = 0,1.896.(658 - 20) = 57164,8 J ≈ 5,7.104 J
Nhiệt lượng cần thiết tổng cộng là:
Q = Q1 + Q2 = 9,6.104 J
Đáp số: Q = 9,6.104 J
B/ BÀI TẬP LUYỆN TẬP
1. Khi bay hơi nhiệt độ của khối chất lỏng tăng hay giảm? tại sao?
Trả lời:
Khi bay hơi nhiệt độ của khối chất lỏng giảm, vì một số phân tử vật chất trong chất lỏng có động năng đủ lớn thoát khỏi bề mặt chất lỏng bay vào không khí => tổng động nâng của hệ giảm nhiệt độ giảm.
2. Hãy đoán xem tốc độ bay hơi của chất lỏng phụ thuộc như thế nào vào nhiệt độ, diện tích mặt thoáng và áp suất hơi phía trên mặt thoáng của chất lỏng? Tại sao?
Trả lời
* Tốc độ bay hơi của chất lỏng:
- Tăng khi nhiệt độ chất lỏng và diện tích mặt thoáng của chât lỏng tang. Vì khi nhiệt độ tăng động năng của các phân tử chất lỏng tăng, đồng thời nếu diện tích mặt thoáng tăng => giúp cho các phân tử có động năng lớn dễ dàng thoát khỏi bề mặt chất lỏng.
- Giảm khi áp suất hơi phía trên mặt thoáng của chất lỏng tang. Vì khi áp suất trên mặt thoáng tăng làm các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng khó thoát khỏi chất lỏng và đi vào không khí.
3. Tại sao áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích lại tăng theo nhiệt độ?
Trả lời:
Hơi bão hòa là khi tốc độ ngưng tụ và tốc độ bay hơi của một khối chất cân bằng nhau. Khi hơi bão hòa, áp suất hơi lúc đó đạt giá trị cực đại và gọi là áp suất hơi bão hòa. Tốc độ bay hơi và ngưng tụ này không phụ thuộc thể tích => áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích khối chất. Khi tăng nhiệt độ, số phân tử hơi có động năng đủ lớn thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng tăng => tốc độ bay hơi tăng => áp suất hơi bão hòa tăng theo nhiệt độ.
4. Một ấm chứa 2,5 lít nước ở 30°C. Tìm nhiệt lượng cần cung cấp để làm cho lượng nước đó bay hơi hết. Biết nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.106 J/kg, nhiệt dung riêng của nước là c = 4180 J/kgK
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần thiết để đưa nước đến điểm sôi:
Q1 = mc (t2 – t1) = 2,5.4180.(100 - 30) = 731 500 J
Nhiệt lượng cung cấp để làm bay hơi lượng nước trên:
Q2 = λm = 2,3.106.2,5 = 5 750 000 J
Tổng nhiệt lượng cần cung cấp để làm bay hơi hết 2,5 lít nước:
Q = Q1 + Q2 = 6 481 500 J
Đáp số: Q = 6 481 500 J
5. Người ta đun sôi 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 25°C chứa trong chiếc ấm bằng đồng khối lượng m2 = 0,3 kg. Sau khi sôi được một lúc đã có 0,2 lít nước biến thành hơi. Hãy xác định nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm. Biết nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.106 J/kg, nhiệt dung riêng của nước và của đồng tương ứng là c1 = 4180 J/kgK; c2 = 380 J/kg.K
Hướng dẫn giải
Nhiệt lượng cần thiết để đưa ấm từ nhiệt độ 25°C đến nhiệt độ sôi 100°C
Q1 = m1c1Δt + m2c2Δt = (m1c1 + m2c2) (t2 – t1)
Q1 = (1 .4180 + 0,3.380).(100 - 25) = 322 050 J
Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,1 lít nước hóa hơi là:
Q2 = λm = 0,2.2,3.106= 4,6.105 J
Tổng nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm nước
Q = Q1 + Q2 = 322 050 + 460 000 = 782 050 J
Đáp số: Q = 752 050 J
6. Tính nhiệt lượng tối thiểu cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 150 g bạc ở nhiệt độ ban đầu là 28°C. Biết nhiệt độ nóng chảy của bạc là 960°C và nhiệt nóng chảy riêng là 0,88,105 J/kg, nhiệt dung riêng của bạc là 236 J/kgđộ.
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng cần thiết để nung bạc đến nhiệt độ nóng chảy là:
Q1 = mc(t2 – t1) = 0,15 - 236 .(960 - 28) = 32 992,8 J
Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy bạc là:
Q2 = λm = 0,15 . 0,88.105 = 13200 J
Vậy nhiệt lượng Q cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn lượng bạc là:
Q = Q1 + Q2 = 32 992,8 + 13 200 = 46 192,8 J
Đáp số: Q = 46 192,8 J
7. Lấy 20 g hơi nước ở 100°C cho ngưng tụ trong bình nhiệt lượng kế chứa 0,4 kg nước ở 20oC. Nhiệt độ cuối cùng đo được là 50°c. Cho nhiệt dung riêng của nước là C = 4180 J/kgK. Hãy tính nhiệt hóa hơi của nước?
Hưởng dẫn giải:
Nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước ở 100°C thành nước ở 100°C
Q1 = L.m1 = 0,02.L
Nhiệt lượng tỏa ra khi nước ở 100°C trở thành nước ở 50°C
Q1’ = mc(t1’ - t2) = 0,02 . 4180 . (100 - 50) = 4180 J
Nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ở 100°C biến thành nước ở 50°C là:
Q = Q1 + Q1’= 0,02L + 4180 (1)
Nhiệt lượng cần cung cấp để 0,4 kg nước từ 20°C trở thành nước ở 50°C
Q2 = mc(t2 – t1) = 0,4.4180.(50 - 20) = 50160 J (2)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt lượng: (1) = (2)
0,02.L + 4180 = 50160
Suy ra nhiệt hóa hơi của nước:
L ≈ 2,3,106 J/kg
Đáp số: L = 2,3,106 J/kg
Bản quyền bài viết thuộc về Sachgiai.com. Ghi nguồn Sách giải.com khi đăng lại bài viết này.