Ở một số quốc gia, khi vận chuyển sữa trên xe tải, người ta sử dụng nitrogen lỏng thay vì tủ lạnh cơ học. Một chuyến giao hàng cần 200 L nitrogen lỏng, với khối lượng riêng là \(808\;{\rm{kg}}/{{\rm{m}}^3}\). Ban đầu nitrogen lỏng đang ở nhiệt độ sôi là $-{196}^{°}\text{C}$ và khi đến địa điểm giao hàng thì nhiệt độ của nitrogen lỏng là $3,0^{°}\text{C}$. Nhiệt làm mát mà nitrogen lỏng cung cấp chính là lượng nhiệt cần thiết để làm bay hơi lượng nitrogen lỏng này và nâng nhiệt độ của nó lên đến $3,0^{°}\text{C}$. Biết rằng nhiệt dung riêng của khí nitrogen và nhiệt hoá hơi riêng của nitrogen lỏng lần lượt là \(1040\;{\rm{J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\) và \(199\;{\rm{kJ}}/{\rm{kg}}\). Nhiệt lượng mà nitrogen lỏng nhận được trong quá trình này bằng

a) Đúng. Nếu khi nước sôi không mở nắp ấm thì thời gian để đun cạn nước trong ấm sẽ tăng lên do đậy nắp ấm làm cho hơi nước thoát ra ngoài khó hơn nên việc hoá hơi gặp khó khăn hơn.

b) Sai. Từ đồ thị ta thấy:

Khi \({{\rm{m}}_1} = 350\;{\rm{g}}\) thì \({\tau _1} = 0\;{\rm{s}}\).

Khi \({{\rm{m}}_2} = 200\;{\rm{g}}\) thì \({\tau _2} = 220\;{\rm{s}}\).

Độ hụt khối lượng của nước trong ấm sau mỗi giây bằng: \(\frac{{\Delta {\rm{m}}}}{{\Delta \tau }} = \frac{{350 - 200}}{{220}} \approx 0,68\;{\rm{g}}/{\rm{s}}\).

c) Sai

Năng lượng ấm toả ra: \({\rm{A}} = {\rm{P}} \cdot \left( {{\tau _2} - {\tau _1}} \right) = 1700.220 = 374000\;{\rm{J}}\)

Năng lượng nước thu vào trong quá trình bay hơi: \({\rm{Q}} = {\rm{HA}} = 0,92.374000 = 344080\;{\rm{J}}\)

\({\rm{L}} = \frac{{\rm{Q}}}{{\;{{\rm{m}}_1} - {{\rm{m}}_2}}} = \frac{{344080}}{{0,35 - 0,2}} \approx 2293867\;{\rm{J}}/{\rm{kg}} \approx 2,29{\rm{MJ}}/{\rm{kg}}\)

d) Sai.

Nhiệt lượng 380 g nước thu vào để tăng đến nhiệt độ sôi:

\({Q_1} = mc\Delta T = 0,38 \cdot 4200.(100 - 20) = 127680\;{\rm{J}}.\)

Thời gian bếp đun từ lúc sôi đến khi bay hơi hết: \({{\rm{t}}_1} = \frac{{{{\rm{A}}_1}}}{{{{\rm{P}}_1}}} = \frac{{\frac{{{{\rm{Q}}_1}}}{{{{\rm{H}}_1}}}}}{{{{\rm{P}}_1}}} = \frac{{\frac{{127680}}{{0,96}}}}{{2500}} = 53,2\;{\rm{s}}\).

Nhiệt lượng 380 g nước thu vào để bay hơi hoàn toàn 380 g ở nhiệt độ sôi là:

\({{\rm{Q}}_2} = {\rm{m}} \cdot \;{\rm{L}} = 0,38.2293867 = 871669\;{\rm{J}}\)

Thời gian bếp đun từ lúc sôi đến khi bay hơi hết: \({{\rm{t}}_2} = \frac{{{{\rm{A}}_2}}}{{{{\rm{P}}_2}}} = \frac{{\frac{{{{\rm{Q}}_2}}}{{{{\rm{H}}_2}}}}}{{{{\rm{P}}_2}}} = \frac{{\frac{{871669}}{{0,92}}}}{{1700}} = 557\),3s.

Tổng thời gian đun nước: \({\rm{t}} = {{\rm{t}}_1} + {{\rm{t}}_2} = 53,2 + 557,3 = 610,5\;{\rm{s}}\)