Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về các trạng thái rắn, lỏng, khí của vật chất?

Đáp án:

Đáp án: 335

Nhiệt lượng phản ứng của bọ cánh cứng

Dữ kiện: nhiệt độ ban đầu 20°C, nhiệt độ sau phản ứng 100°C, vận tốc luồng chất phun v = 19 m/s; nhiệt dung riêng c = 4,19 × 10³ J/(kg·K). Cần tính năng lượng sinh ra trên mỗi kilogram.

Bước 1. Nhiệt lượng để làm tăng nhiệt độ 1 kg chất từ 20°C lên 100°C:

$\frac{Q}{m} = c\Delta t = \left(4,19 \times 10{}^3\right) \times \left(100 - 20\right)$

$\frac{Q}{m} = 335200 \text{J}/\text{k}\text{g}$

Bước 2. Nếu tính thêm phần năng lượng giúp chất được phun đi với tốc độ 19 m/s thì động năng trên một kilogram là:

$\frac{W{}_{đ}}{m} = \frac{19{}^2}{2} = 180,5 \text{J}/\text{k}\text{g}$

Bước 3. Cộng năng lượng tăng nhiệt độ với động năng chuyển động:

$\frac{E}{m} = 335200 + 180,5 = 335380,5 \text{J}/\text{k}\text{g}$

$\frac{E}{m} = 335,3805 \text{k}\text{J}/\text{k}\text{g} \approx 335 \text{k}\text{J}/\text{k}\text{g}$

Kết luận theo các dữ kiện được cung cấp: 335 kJ/kg (làm tròn đến đơn vị).

Lưu ý: Đề mô tả “luồng hơi nước” nhưng không cho nhiệt hóa hơi hoặc tỉ lệ khối lượng bị hóa hơi. Nếu thực sự cần tính năng lượng hóa hơi của toàn bộ chất lỏng, phải có thêm dữ kiện và kết quả sẽ lớn hơn nhiều. Hai cách tính cΔt và cΔt + v²/2 đều làm tròn thành 335 kJ/kg.

Đồ thị đun nóng 400 g nước đá

Đọc đồ thị: 0–9 phút, nước đá tăng nhiệt độ từ −14°C đến 0°C; 9–17 phút, nước đá nóng chảy ở 0°C; 17–24 phút, nước tăng từ 0°C đến 100°C; từ phút 24, nước sôi ở 100°C.

Đổi đơn vị: m = 400 g = 0,4 kg; λ = 0,334 × 10⁶ = 334 000 J/kg; c = 4200 J/(kg·K).

$Q{}_{nóng chay} = m\lambda = 0,4 \times 334000 = 133600 \text{J}$

$Q{}_{tăng nhiet} = mc\Delta t = 0,4 \times 4200 \times 100 = 168000 \text{J}$

$Q{}_{9\to 24} = 133600 + 168000 = 301600 \text{J}$

a) SAI. Từ phút 9 đến phút 24 còn có giai đoạn tăng nhiệt độ của nước, nên phải cộng hai phần nhiệt lượng: 301 600 J, không phải 133 600 J.

b) ĐÚNG. Đoạn nằm ngang t = 9–17 phút ở 0°C là quá trình nóng chảy.

c) ĐÚNG. Từ phút 24 đồ thị nằm ngang ở 100°C, chứng tỏ nước bắt đầu sôi. Tuy nhiên, nếu giữ chính xác thuật ngữ “bắt đầu bay hơi”, phát biểu sai vì nước vẫn bay hơi bề mặt ở nhiệt độ thấp hơn 100°C.

d) ĐÚNG. Nhiệt độ nóng chảy là 0°C = 273,15 K, thường lấy gần đúng 273 K trong bài tập phổ thông.