Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Hóa hơi/ngưng tụ (Vật lý Lớp 12)

Nếu bình được đổ đầy và tốc độ tạo hơi được duy trì như trong phép thử, sau bao nhiêu phút lượng nước trong bình gần cạn (Làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Trong phép thử trên, tỉ lệ điện năng tiêu thụ được dùng để làm nóng và hóa hơi nước là bao nhiêu phần trăm (Làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Một nhóm học sinh tìm hiểu ảnh hưởng của diện tích mặt thoáng đến tốc độ bay hơi của nước. Họ đã thực hiện các nội dung sau: (I) Chuẩn bị các dụng cụ: Đĩa rộng, cốc hẹp, nước (đang ở nhiệt độ phòng), cân, ống đong; (II) Họ cho rằng khi cho cùng một lượng nước vào đĩa và cốc thì lượng nước bay hơi là như nhau nếu các điều kiện khác không đổi; (III) Họ đã dùng ống đong đổ cùng một lượng nước vào đĩa và cốc, đặt ở trên bàn thí nghiệm trong cùng một khoảng thời gian và thu được kết quả là lượng nước trong cả đĩa và cốc đều giảm nhưng lượng nước còn lại trong đĩa ít hơn đáng kể so với trong cốc; (IV) Họ khẳng định diện tích mặt thoáng lớn hơn thì bay hơi nhanh hơn.

Một nhóm học sinh thảo luận phương án thí nghiệm xác định nhiệt hóa hơi riêng của nước. Họ dùng các dụng cụ: Biến thế nguồn (1); oát kế có tích hợp chức năng đo thời gian (2); nhiệt kế điện tử (3); nhiệt lượng kế kèm dây điện trở (4); cân điện tử (5) và các dây nối như hình bên.

Phương án thí nghiệm của họ gồm hai giai đoạn:

Giai đoạn 1. Đặt nhiệt lượng kế (đã tháo nắp ra khỏi bình) lên cân điện tử, đổ một lượng nước ấm có nhiệt độ $50^{\circ }\mathrm{C}$ vào bình sao cho toàn bộ dây điện trở chìm trong nước. Xác định khối lượng nước $m_0$ có trong bình lúc này.

Giai đoạn 2. Cấp điện cho dây điện trở. Khi nước trong bình bắt đầu sôi ổn định ($100^{\circ }\mathrm{C}$), tiến hành đo thời gian hoá hơi (đồng hồ thời gian bắt đầu chạy từ số 0) và xác định khối lượng của nước còn lại trong bình ở một số thời điểm. Khi đồng hồ chỉ giá trị $t_1$, khối lượng nước còn lại là $m_1$. Khi đồng hồ chỉ giá trị $t_2$, khối lượng nước còn lại là $m_2$ ($m_2<m_1$). Coi số đo công suất trên oát kế không đổi là $P$, trong quá trình làm thí nghiệm toàn bộ dây điện trở chìm trong nước. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với vỏ bình nhiệt lượng kế và môi trường.

Để loại bỏ ảnh hưởng sự hao phí do tỏa nhiệt ra môi trường khi đo nhiệt hóa hơi riêng $L$ của nước, một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm như sau:

- Đặt một bình đun hở nắp chứa nước lên một cân điện tử;

- Tiến hành đun nước trong bình ở hai mức công suất điện khác nhau $P_1$ và $P_2$ ($P_1<P_2$);

- Khi nước đã sôi ổn định, dựa vào sự sụt giảm số chỉ trên cân điện tử, nhóm học sinh đo được khối lượng nước đã hóa hơi trong cùng một khoảng thời gian $t$ lần lượt là $\Delta m_1$ và $\Delta m_2$.

Đông trùng hạ thảo tươi có hàm lượng nước chiếm từ $85\%$ đến $90\%$ khối lượng. Sau quy trình chế biến, độ ẩm thành phẩm được đưa về mức $5\%$ đến $8\%$. Để giữ dược tính của đông trùng hạ thảo thì có hai phương pháp phổ biến được áp dụng là sấy lạnh và sấy thăng hoa.

Phương pháp sấy lạnh dựa trên nguyên lý tách ẩm bằng không khí khô, giảm áp suất để nước hóa hơi ở nhiệt độ thấp ($20^{\circ }\mathrm{C}$ đến $30^{\circ }\mathrm{C}$). Phương pháp sấy thăng hoa thực hiện trong điều kiện áp suất rất thấp, khiến nước đá chuyển trực tiếp sang dạng hơi ở nhiệt độ âm ($-20^{\circ }\mathrm{C}$ đến $-5^{\circ }\mathrm{C}$) mà không qua thể lỏng. Quy trình sấy chung gồm 3 bước:

Bước 1: Xử lý nhiệt độ phù hợp cho sản phẩm và đưa vào buồng sấy kín.

Bước 2: Hệ thống bơm chân không thiết lập áp suất phù hợp, đồng thời bộ gia nhiệt cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình chuyển pha của nước.

Bước 3: Hơi nước thoát ra được thu hồi tại bộ ngưng tụ để chuyển lại thành thể lỏng, phần khí còn lại được bơm chân không loại bỏ ra ngoài môi trường.

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Cho biết nhiệt hóa hơi riêng của nước là $2,26\cdot 10^6$ J/kg. Trên một ruộng muối có diện tích 400 m${}^2$, để thu hoạch được 486 kg muối thì cần phơi nắng trong bao nhiêu ngày? Giả thiết mỗi ngày nắng kéo dài 8,0 giờ, công suất bức xạ trung bình của Mặt Trời mà ruộng muối nhận được là 800 W/m${}^2$, và 55\% năng lượng này được dùng để làm bay hơi nước. (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).

Một học sinh làm thí nghiệm đo nhiệt hóa hơi riêng của nước. Ấm đun nước học sinh sử dụng có công suất 1500 W. Từ kết quả thí nghiệm, học sinh vẽ được đồ thị quan hệ giữa khối lượng nước trong ấm và thời gian của quá trình hóa hơi của nước như hình bên dưới. Nhiệt hóa hơi riêng của nước mà học sinh này đo được gần đúng bằng

Tốc độ bay hơi trung bình trên da do thuốc gây ra là bao nhiêu gam/phút (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?