Một xô có chứa M = 6,8 kg hỗn hợp nước và nước đá. Sự thay đổi của nhiệt độ của hỗn hợp theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị hình bên. Lấy gần đúng nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K; nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là \(3,{4.10^5}\,{\rm{J/kg}}.\) Cho rằng sự hấp thụ nhiệt từ môi trường là đều. Hãy xác định các phát biểu sau là đúng hay sai:
a) Tại điểm A trên đồ thị, toàn bộ nước đá ở trong xô đã tan hết.
b) Trong 50 phút đầu tiên, xô nước đá không hấp thụ nhiệt từ môi trường.
c) Khối lượng nước ban đầu trong xô là 4,7kg.
d) Khối lượng nước đá còn lại ở thời điểm 20 phút là 0,84 kg.
a) Tại điểm A trên đồ thị, toàn bộ nước đá ở trong xô đã tan hết.
b) Trong 50 phút đầu tiên, xô nước đá không hấp thụ nhiệt từ môi trường.
c) Khối lượng nước ban đầu trong xô là 4,7kg.
d) Khối lượng nước đá còn lại ở thời điểm 20 phút là 0,84 kg.
Vận dụng kiến thức về sự chuyển thể
a) Đúng.
b) Sai. Xô nước đã vẫn hấp thụ nhiệt cho quá trình tan chảy của nước đá.
c) Đúng.
Ta gọi: \(M = {m_1} + {m_2} = 6,8\).
\({m_1}\): Khối lượng nước đá ban đầu trong xô.
\({m_2}\): Khối lượng nước (lỏng) ban đầu trong xô.
Nhiệt lượng cung cấp từ phút 50 đến phút 60 để làm M nước tăng nhiệt độ từ 0 đến \({3^0}C\) :
\(Q = M.c\Delta T = 6,8.4200.5 = 142800\;J\). ( trong 10 phút cuối )
Nhiệt lượng cung cấp từ phút 0 đến phút 50 để làm \({m_1}\) nước đá tan ra nước ở \({0^0}C\) :
\(\begin{array}{l}{Q_1} = {m_1}.\lambda = 5.Q = 5.142800\;J\\ \Rightarrow {m_1} = \frac{{5.Q}}{\lambda } = \frac{{5.142800}}{{3,{{4.10}^5}}} = 2,1kg \Rightarrow {m_2} = 6,8 - {m_1} = 10 - 2,1 = 4,7kg\end{array}\)
Vậy: \({m_1}\): Khối lượng nước đá ban đầu trong xô là 2,1 kg.
\({m_2}\): Khối lượng nước (lỏng) ban đầu trong xô là 4,7 kg
d) Sai. Do sự hấp thụ nhiệt từ môi trường là đều nên 20 phút đầu nhiệt lượng hấp thụ \(Q' = 2.Q\)
Khối lượng nước đá đã tan sau 20 phút đầu: \(Q' = 2.Q = m'.\lambda = 2.142800\;J \Rightarrow m' = \frac{{2.Q}}{\lambda } = \frac{{2.142800}}{{3,{{4.10}^5}}} = 0,84kg\)
Khối lượng nước đá còn lại ở thời điểm phút thứ 20 : 2,1-0,84=1,26 kg.
Các bài tập cùng chuyên đề
Tại sao khi bay hơi nhiệt độ của chất lỏng giảm?
1. Hãy dựa và đồ thị ở Hình 1.5 để mô tả sự thay đổi nhiệt độ của nước khi đun từ 20°C tới khi sôi
2. Khi nước đang sôi thì năng lượng mà nước nhận được từ nguồn nhiệt có được chuyển hóa thành động năng của các phần tử nước không? Tại sao?
1. Tại sao chất rắn kết tinh khi được đun nóng có thể chuyển thành chất lỏng?
2.
a) Hãy dựa vào Hình 1.7 để mô tả quá trình nóng chày cùa chất kết tinh.
b) Giải thích tại sao khi đang nóng chảy, nhiệt độ của chất rắn kết tinh không tăng dù vẫn nhận được nhiệt năng. Năng lượng mà chất rắn kết tinh nhân được lúc này dùng để làm gì?
Trong công nghiệp, người ta có thể tạo ra các hợp kim, các sản phẩm đúc kim loại bằng cách nấu chảy kim loại và đổ vào khuôn (Hình 1.1). Một ấm nước được đun sôi và tiếp tục đun thì lượng nước trong ấm sẽ cạn dần (Hình 1.2). Trong các quá trình trên, kim loại và nước đã có sự chuyển thể như thế nào và quá trình chuyển thể này tuân theo những quy luật nào?
Dựa vào mô hình động học phân tử, hãy giải tích hiện tượng: Mở lọ nước hóa và đặt ở một góc trong phòng, một lúc sau, người trong phòng có thể ngửi thấy mùi nước hoa
Nêu tên các quá trình chuyển thể qua lại giữa các thể (rắn, lỏng, khí) của vật chất mà em đã học?
Lấy ví dụ minh họa quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí và ngược lại
Hãy mô tả quá trình nóng chảy của nước đá (Hình 1.11a) và thanh sô cô la (Hình 1.11b)
Quan sát đồ thị ở Hình 1.12, từ đó nhận xét về sự biến đổi nhiệt độ của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình trong quá trình chuyển thể từ rắn sang lỏng
Vận dụng mô hình động học phân tử, hãy giải thích sự nóng chảy của chất rắn kết tinh
Nêu ứng dụng của sự nóng chảy trong công nghiệp luyện kim, hàn điện, thực phẩm
Từ Bảng 1.1, hãy giải thích tại sao dây tóc bóng đèn sợi đốt thường được làm bằng wolfram
Quan sát Hình 1.13, xác định các quá trình biến đổi ứng với mỗi đoạn AB, BC, CD, DE
Để hàn các linh kiện bị đứt trong mạch điển tử, người thợ sửa chữa thường sử dụng mỏ hàn để làm nóng chảy dây thiếc hàn. Biết rằng loại thiếc hàn sử dụng là hỗ hợp của thiếc và chì với tỉ lệ 63:37, khối lượng một cuộn dây thiếc hàn là 50 g. Tính nhiệt lượng mỏ hàn cần cung cấp để làm nóng chảy hết một cuộn dây thiếc hàn ở nhiệt độ nóng chảy
Dự đoán các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi cửa nước trong Hình 1.14
Vận dụng mô hình động học phân tử, hãy giải thích nguyên nhân gay ra sự bay hơi
1. Giả sử dược giao nhiệm vụ cất giữ và bảo quản 1 lít cồn, em hãy nêu cách thực hiện trong điều kiện thực tế có sẵn của gia đình
2. Rau xanh sau khi thu hoạch thường bị héo rất nhanh khi để ngoài nắng. Vì sao lại có hiện tượng trên? Làm thế nào để hạn chế điều này?
Vận dụng mô hình động học phân tử, giải thích nguyên nhân gây ra sự sôi của chất lỏng
1. Bạn A muốn đun sôi 1,5 lít nước bằng bếp gas. Do sơ suất nên bạn quên không tắt bếp khi nước sôi. Tính nhiệt lượng đã làm hóa hơi 1 lít nước trong ấm do sơ suất đó. Biết nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.106 J/kg
2. Tại sao trên núi cao, ta không thể luộc chín trứng bằng nồi thông thường, mặc dù nước trong nồi vẫn sôi?
Trước đây, để khử trùng các dụng cụ y tế dùng nhiều lần (kéo, kẹp gắp, dao mổ tiểu phẫu,…), người ta thường luộc chúng trong nước sôi. Giả sử cần phải thực hiện nhiệm vụ này nhưng có một số vi khuẩn chỉ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 105 ℃, trong khi nhiệt độ sôi của nước ở điều kiện tiêu chuẩn là 100 ℃. Hãy đề xuất phương án đơn giản để diệt các vi khuẩn này và giải thích
Một nhà máy thép mỗi lần luyện được 35 tấn thép. Cho nhiệt nóng chảy riêng của thép là 2,77.105 J/kg.
a) Tính nhiệt lượng cẩn cung cấp để làm nóng chảy thép trong mỗi lần luyện của nhà máy ở nhiệt độ nóng chảy.
b) Giả sử nhà máy sử dụng khí đốt để nấu chảy thép trong lò thổi (nồi nấu thép). Biết khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg khí đốt thì nhiệt lượng toa ra là 44.106 J. Xác định lượng khí đốt cần sử dụng để tạo ra nhiệt lượng tính được ở câu a.
c) Việc sử dụng khí đốt để vận hành các nhà máy thép có thể gây ra những hậu quả gì cho môi trường và đời sống con người?
Cùng một chất, khi ở thể lỏng thường có khối lượng riêng nhỏ hơn khi ở thể rắn và ở thể khí lại nhỏ hơn khi ở thể lỏng. Hãy so sánh khoảng cách trung bình giữa các phân tử của chất ở ba thể.
Chất ở thể nào dễ bị nén nhất? Vì sao?
Thêm các thông tin cần thiết vào các ô có dấu "?" để hoàn thành Bảng 1.1.
Đa số chất rắn có thể tích tăng khi nóng chảy và giảm khi đông đặc. Nước là một trường hợp đặc biệt, khi nhiệt độ giảm từ 4 °C đến nhiệt độ đông đặc 0 °C thì thể tích của nước tăng dần. Do đó, băng nổi ở mặt nước (Hình 1.5). Do sự ấm lên toàn cầu, mức nước biển có thể tăng lên do băng tan. Hãy cho biết sự tăng mức nước biển này là do sự tan băng trên đất liền ở các vùng cực của Trái Đất hay do sự tan phần băng nổi ở mặt nước của các đại dương.
Hãy vẽ phác hình dạng đường biểu diễn nhiệt độ theo thời gian của nước qua các quá trình nóng chảy và hóa hơi khi được đun từ -10 °C đến 100 °C và đun tiếp một khoảng thời gian.
1. Vì sao bình nước sôi muốn để nguội nhanh thì cần mở nắp để hơi nước thoát ra?
2. Cồn y tế chuyển từ thể lỏng sang thể khí rất nhanh ở điều kiện thông thường. Hãy giải thích tại sao khi xoa cồn vào da, ta cảm thấy lạnh ở vùng da đó.
Giải thích sơ lược việc tách muối ra khỏi nước biển theo cách cổ truyền ở nước ta.
Từ ngày 23 đến ngày 25 tháng 3 năm 2023, mưa đá xuất hiện và kéo dài gây ra hậu quả nặng nề tại nhiều nơi thuộc miền Trung nước ta. Hãy tìm hiểu và cho biết đã có những sự chuyển thể nào của nước khi mưa đá được hình thành.
Với cùng một chất, quá trình chuyển thể nào sẽ làm giảm lực tương tác giữa các phân tử nhiều nhất?
A. Nóng chảy.
B. Đông đặc.
C. Hoá hơi.
D. Ngưng tụ.
