Tại cửa hàng PNJ trên đường Nguyễn Trãi (Quận 1, TP. Hồ Chí Minh), một kỹ thuật viên chế tác đang thực hiện quy trình đúc một vàng nhẫn 1 lượng (tương đương 37,5 g) từ vàng 9999 nguyên chất. Quy trình thực hiện gồm 4 bước:

(1) Cân và kiểm tra độ tinh khiết của vàng;

(2) Đưa vàng vào lò nung để nung chảy hoàn toàn;

(3) Rót vàng lỏng vào khuôn nhẫn;

(4) Làm nguội và đánh bóng sản phẩm.

Biết nhiệt dung riêng của vàng là 130 J/kg.K, nhiệt nóng chảy riêng của vàng là 6,4.${10}^4$ J/kg, hiệu suất của lò nung là 75%, nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1g gas là 46 kJ, nhiệt độ môi trường tại TP.HCM là $32°C$  và bỏ qua hao hụt trong quá trình chế tác.

a) Ban đầu nhiệt độ của nguyên liệu bằng với nhiệt độ của môi trường, nhiệt lượng cần thiết để nung và nấu chảy hoàn toàn 1 lượng vàng là khoảng 74 kJ.

b) Nếu khuôn nhẫn làm bằng nhôm thì sản phẩm sẽ bị mất độ tinh khiết.

c) Để cung cấp đủ nhiệt lượng trên với hiệu suất 75% thì cần 2,2 gam gas.

d) Trong các bước trên, sự thay đổi trạng thái vật chất chỉ xảy ra ở bước (2).

a) SAI
Nhiệt lượng cần thiết để nung và nấu chảy hoàn toàn 1 lượng vàng:

\[
Q = mc\Delta t + \lambda m = 37,5 \cdot 10^{-3} \times 130 \times (1337 - 305) + 6,4 \cdot 10^4 \times 37,5 \cdot 10^{-3} = 7431\ \text{J} = 7,4\ \text{kJ}
\]

b) ĐÚNG
Do nhiệt độ nóng chảy của nhôm nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của vàng. Nên khi ta đổ vàng lỏng vào trong khuôn nhôm thì một phần của khuôn nhôm sẽ bị nóng chảy và lẫn vào bên trong vàng. Từ đó làm giảm độ tinh khiết của vàng.

c) SAI
Nhiệt lượng thực tế cần cung cấp để nấu chảy hoàn toàn 1 lượng vàng:

\[
H = \dfrac{Q}{Q_{\text{tt}}} \;\Rightarrow\; Q_{\text{tt}} = \dfrac{Q}{H} = \dfrac{7431}{0,75} = 9908\ \text{J}
\]

Khối lượng khối gas cần để cung cấp đủ nhiệt lượng trên:

\[
m = \dfrac{9908}{46 \cdot 10^3} \approx 0,22\ \text{g}
\]

d) SAI
(1) Cân, kiểm tra độ tinh khiết của vàng – không làm thay đổi trạng thái của nguyên liệu.

(2) Đưa vàng vào lò nung để nung chảy hoàn toàn – nguyên liệu từ thể rắn chuyển sang thể lỏng.

(3) Rót vàng lỏng vào khuôn nhẫn – không làm thay đổi trạng thái của nguyên liệu.

(4) Làm nguội và đánh bóng sản phẩm – nguyên liệu từ thể lỏng chuyển sang thể rắn (tại giai đoạn làm nguội).

Vậy tại bước (2) và (4) đều có sự chuyển thể.