Bài tập về sự chuyển thể của các chất trong quá trình trao đổi nhiệt

Bài tập về sự chuyển thể của các chất trong quá trình trao đổi nhiệt

BÀI TẬP CƠ BẢN

1/Tính nhiệt lượng cần phải cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn một cục nước đá có khối lượng 500 g 

2/ Cho một luồng hơi nước ở  đi qua một bình nhiệt lượng kế chứa 0,9kg nước ở thì khối lượng nước trong bình tăng thêm0,1kg.

3/ Một luồng hơi nước có nhiệt độ . Sau khi ngưng tụ thành 2kg nước ở thì nhiệt lượng tỏa ra của luồng hơi nước đó có đủ làm nóng chảy 10kg nước đá ở được không? Giải thích. Nếu đủ hãy tính nhiệt độ khi hệ cân bằng nhiệt. 

4/ Người ta thả một cục nước đá khối lượng 80g ở  vào một cốc nhôm đựng 0,4kg nước ở đặt trong nhiệt lượng kế. Khối lượng của cốc nhôm là 0,2kg. Tính nhiệt độ của nước trong cốc nhôm khi cục nước đá vừa tan hết. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là , nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K và của nước là 4180J/kg.K . Bỏ qua sự mất mát nhiệt do nhiệt truyền ra bên ngoài nhiệt lượng kế.

5/ Người ta thả một cục nước đá ở  vào một cốc bằng đồng có khối lượng 0,2kgcủa nhiệt lượng kế, trong cốc đồng đang đựng 0,7 kg nước ở . Khi cục nước đá vừa tan hết thì nước trong cốc đồng có nhiệt độ là  và khối lượng của nước là 0,775kg . Tính nhiệt nóng chảy của nước đá. Nhiệt dung riêng của đồng là 380J/kg.Kvà của nước là 4180J/kg.K . Bỏ qua sự mất mát nhiệt do nhiệt truyền ra bên ngoài nhiệt lượng kế.

6/ Người ta thả một cục nước đá khối lượng 0,05kg ở  vào một cốc nhôm đựng0,15kg nước ở trong nhiệt lượng kế. Khối lượng của cốc nhôm là 0,08kg, nhiệt nóng chảy của nước đá là , nhiêt dung riêng của nước đá là 2090J/kg.K. Tính nhiệt độ của nước trong cốc nhôm khi cục nước đá vừa tan hết. Bỏ qua sự mất mát nhiệt do nhiệt truyền ra bên ngoài nhiệt lượng kế.

7/ Người ta thả một cục nước đá khối lượng 0,1kg ở  vào một cốc nhôm đựng nước ở  trong nhiệt lượng kế. Nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế (gồm cốc nhôm và nước đựng trong cốc) là 1800J/kg, nhiệt nóng chảy của nước đá là , nhiệt dung riêng của nước đá là 2090J/kg.K . Tính nhiệt độ của nước ở trạng thái cân bằng khi cục nước đá vừa tan hết. Bỏ qua sự mất mát nhiệt do nhiệt truyền ra bên ngoài nhiệt lượng kế.

BÀI TẬP THAM KHẢO

Bài 1: Một bếp dầu dùng để đun nước. Khi đun 1kg nước ở 20⁰C thì sau 10 phút nước sôi. Cho bếp dầu cung cấp nhiệt một cách đều đặn.

a) Tìm thời gian cần thiết để đun lượng nước trên bay hơi hoàn toàn. Cho NDR và NHH của nước là c = 4200J/kg.K; L = 2,3.10⁶J/kg. Bỏ qua sự thu nhiệt của ấm nước.

 b) Giải lại câu a nếu tính đến ấm nhôm có khối lượng 200g có NDR 880J/kg.K.

ĐS: a. 1h 18ph 27s            b. 1h 15ph 42s

Bài 2: Để có 50 lít nước ở t = 25⁰C, người ta đổ m₁kg nước ở t₁ = 60⁰C vào m₂ kg nước đá ở t₂ = - 5⁰C. Tính m₁ và m₂. Nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là c₁ = 4200J/kg.K ; c₂ = 2100J/kg.K, Nhiệt nóng chảy của nước đá là   = 3,4.10⁵J/kg.

ĐS: 12,2kg và 37,8kg

Bài 3: Trong một bình đồng khối lượng m₁ = 400g có chứa m₂ = 500g nước cùng ở nhiệt độ t₁ = 40⁰C. Thả vào đó một mẩu nước đá ở t₃ = -10⁰C. Khi có cân bằng nhiệt ta thấy còn sót lại m^, = 75g nước đá chưa tan. Xác định khối lượng ban đầu m₃ của nước đá. Cho NDR của đồng là 400J/kg.K.

ĐS: 0,32kg

Bài 4: Dẫn m₁  = 0,5kg hơi nước ở t₁ = 100⁰C vào một bình bằng đồng có khối lượng m₂ = 0,3kg trong đó có chứa m₃ = 2kg nước đá ở t₂ = - 15⁰C. Tính nhiệt độ chung và khối lượng nước có trong bình khi có cân bằng nhiệt. Cho NDR của đồng là 400J/kg.K.

ĐS: 58⁰C và 2,5kg

Bài 5: Thực nghiệm cho thấy rằng nếu đun nóng hoặc làm lạnh nước mà áp dụng một số biện pháp đặc biệt thì có thể được nước trong trạng thái lỏng ở các nhiệt độ trên 100⁰C (gọi là nước nấu quá) và dưới 0⁰C (gọi là nước cóng)

Trong một nhiệt lượng kế chứa m₁ = 1kg nước cóng có nhiệt độ t₁ = -10 ⁰C. Người ta đổ vào đó m₂ = 100g nước đã được nấu quá đến t₂ = +120⁰C. Hỏi nhiệt độ cuối cùng trong nhiệt lượng kế bằng bao nhiêu? Vỏ nhiệt lượng kế có khối lượng M = 425g và NDR c = 400J/kg.K.

ĐS: 4⁰C

Bài 6: Khi bỏ một hạt nước nhỏ vào nước cóng thì nước lập tức bị đóng băng. Hãy xác định
a) Có bao nhiêu nước đã được hình thành từ M = 1kg nước cóng ở nhiệt độ t1 = - 80C.
b) Cần phải làm cóng nước đến nhiệt độ bằng bao nhiêu để nó hoàn toàn biến thành nước đá.
Bỏ qua sự phụ thuộc NDR và NNC của nước vào nhiệt độ.
ĐS: a. 86g b. -1620C

Bài 7: Một bình bằng đồng có khối lượng 800g có chứa 1kg nước ở nhiệt độ 400C. Thả vào đó một thỏi nước đá ở nhiệt độ -100C. Khi có cân bằng nhiệt thấy còn sót lại 200g nước đá chưa tan. Hãy xác định khối lượng thỏi nước đá thả vào bình. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/ kg.K, của đồng là 380J/ kg.K, của nước đá là 1800 J/ kg.K, nhiệt lượng để làm nóng chảy hoàn toàn 1kg nước đá ở 00C là 3,4.105J. Sự toả nhiệt ra môi trường chiếm 5%.

Bài 8: Trong một bình đậy kín có một cục nước đá khối lượng M = 0,1 kg nổi trên mặt nước, trong cục đá có một viên chì khối lơượng m = 5 g. Hỏi phải tốn một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để cục chì bắt đầu chìm xuống nước? (Cho khối lượng riêng của chì bằng 11,3 g/cm3, của nước đá bằng 0,9 g/cm3 nhiệt nóng chảy của nước đá là 3,4.105 J/kg). Nhiệt độ nước trong bình là 0oC ?

Các em học sinh tham khảo thêm: Một số bài nhiệt học nâng cao:

http://trantiensinh7777.blogspot.com/2014/04/mot-so-bai-nhiet-hoc-nang-cao.html