PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI

Sinh viên thế hệ 8 X (những người sinh ra trong thập niên 1980) thường dùng "sục điện" để đun nước. Vào thời kỳ đó, hầu hết sinh viên đều có điện kiện kinh tế hạn chế, nên việc sắm một chiếc ấm đun nước điện là khá tốn kém. Sục điện là một lựa chọn vừa rẻ tiền, linh hoạt, tiện dụng và đặc biệt tiết kiệm thời gian. Một đầu sục điện là một sợi kim loại xoắn kép - thường là nhôm, nối giữa hai đầu nhôm là sợi dây điện có phích cắm. Lúc đun thì thả cái lõi kim loại đó vào trong xô nhựa chứa nước rồi cắm điện. Một sinh viên dùng chiếc sục điện có ghi \(2500{\rm{\;W}} - 220{\rm{\;V}}\) để đun 10 lít nước ở \({20^ \circ }{\rm{C}}\) chứa trong một xô nhựa. Ổ điện cắm sục có hiệu điện thế là 220 V. Nước thu được \(90{\rm{\% }}\) nhiệt do dây xoắn kép tỏa ra. Biết khối lượng riêng của nước là \(1000{\rm{\;kg/}}{{\rm{m}}^3}\), nhiệt dung riêng của nước là \(4200{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\). Nhiệt độ sôi của nước là \({100^ \circ }{\rm{C}}\).

     a) Để đun nước trong xô đến sôi, sinh viên đó cần đun trong 20,2 phút.

     b) Muốn có nước tắm \({40^ \circ }{\rm{C}}\), sinh viên đó cần pha thêm 40 lít nước ở \({20^ \circ }{\rm{C}}\) vào 10 lít nước sôi.

     c) Thiết bị này đã biến đổi trực tiếp điện năng thành nhiệt năng.

     d) Vì an toàn không nên sử dụng phương pháp này để đun nước.

Phương pháp:

Nhiệt lượng: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t\)

Phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{{\rm{thu\;}}}} = {Q_{{\rm{toa\;}}}}\)

Cách giải:

a) Nhiệt lượng tỏa ra là:

\({Q_{{\rm{toa\;}}}} = Pt = 2500t\left( {\rm{J}} \right)\)

Nhiệt lượng nước thu vào là:

\({Q_{thu}} = mc{\rm{\Delta }}t = 10.4200.80 = 3360000\left( {\rm{J}} \right)\)

Hiệu suất đun nước là:

\(H = \frac{{{Q_{{\rm{thu\;}}}}}}{{{Q_{{\rm{toa\;}}}}}} \Rightarrow {Q_{{\rm{thu\;}}}} = 90{\rm{\% }}{Q_{{\rm{toa\;}}}}\)

\( \Rightarrow 10.4200.80 = 90{\rm{\% }}.2500t\)

\( \Rightarrow t = 1493,3\left( {\rm{s}} \right) \approx 24,89\left( {{\rm{min}}} \right)\)

\( \to \) a sai

b) Nhiệt lượng \({\rm{m}}\left( {{\rm{kg}}} \right)\) nước ở nhiệt độ \({40^ \circ }{\rm{C}}\) thu vào là:

\({Q_{{\rm{thu\;}}}} = mc{\rm{\Delta }}t = m.4200.\left( {40 - 20} \right) = 84000m\)

Nhiệt lượng \(10\left( {{\rm{\;kg}}} \right)\) nước ở nhiệt độ \({100^ \circ }{\rm{C}}\) tỏa ra là:

\({Q_{{\rm{toa\;}}}} = mc{\rm{\Delta }}t = 10.4200.\left( {100 - 40} \right) = {2,52.10^6}\left( J \right)\)

Phương trình cân bằng nhiệt:

\({Q_{{\rm{thu\;}}}} = {Q_{{\rm{toa\;}}}} \Rightarrow 84000{\rm{\;m}} = {2,52.10^6} \Rightarrow m = 30\left( {{\rm{kg}}} \right)\)

\( \to \) b sai 

c) Thiết bị này đã biến đổi trực tiếp điện năng thành nhiệt năng.

\( \to \) c đúng

d) Phương pháp này mất an toàn do:

- Dây xoắn kim loại tiếp xúc trực tiếp với nước, dễ gây rò rỉ điện.

- Nếu dây bị hở hoặc hỏng, có thể gây điện giật nguy hiểm.

- Sục điện không có lớp cách điện bảo vệ rất nguy hiểm khi sử dụng

\( \to \) d đúng