Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Nhiệt dung riêng (Vật lý Lớp 12)

Một nhóm học sinh tìm hiểu sự truyền nhiệt lượng giữa hai lượng nước có khối lượng khác nhau. Nhóm đưa ra giả thuyết: Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp nước chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu của hai khối nước, không phụ thuộc vào khối lượng của chúng.

Họ dùng nhiệt lượng kế có que khuấy, nhiệt kế và làm thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết. Phần thí nghiệm kiểm tra "nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp nước không phụ thuộc vào khối lượng của chúng" gồm các bước chính sau: (1) Cho vào bình nhiệt lượng kế một lượng nước có khối lượng $m_1$ ở nhiệt độ $T_1$ (nhiệt độ phòng) và một lượng nước có khối lượng $m_2$ ở nhiệt độ $T_2$ cao hơn nhiệt độ phòng. Đo nhiệt độ cân bằng của hệ bằng nhiệt kế. (2) Lặp lại bước (1) với các giá trị $m_1$ và $m_2$ khác nhau, giữ nguyên các giá trị $T_1$ và $T_2$.

Một nhóm học sinh thực hiện dự án chưng cất tinh dầu bạc hà bằng phương pháp "lôi cuốn hơi nước" với hệ thống như hình bên. Qui trình thực hiện như sau: Nước trong bình (2) nhận nhiệt từ nguồn nhiệt (1), hóa hơi và đi qua nguyên liệu (3), cuốn theo tinh dầu bạc hà; Hỗn hợp hơi nước - tinh dầu (4) đi qua ống dẫn (5) vào bình ngưng (6) được làm nguội và ngưng tụ thành hỗn hợp lỏng và thu vào bình chứa (7); Sau đó dùng kĩ thuật tách để lấy tinh dầu khỏi nước.

Nhóm sử dụng bình ngưng chứa 5,0 lít nước ban đầu ở 15,0 ℃ và không thay nước trong cả quá trình. Sau 4 giờ thì hoàn thành quá trình chưng cất, khi đó nước trong bình ngưng có nhiệt độ 40,0 ℃. Bỏ qua sự tỏa nhiệt của bình ngưng ra môi trường, khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của nước là $D_n=0,997g/c{\mathrm{m}}^3$; $c_n=4,180$ J/g.K. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Trong thực tế, khi đun nước nếu bỏ thêm một ít muối vào nước thì nước nóng nhanh hơn (I). Một nhóm học sinh thảo luận và đưa ra dự đoán: "Nhiệt dung riêng của nước muối nhỏ hơn nhiệt dung riêng của nước nguyên chất" (II). Để kiểm tra dự đoán nhóm thiết kế bộ thí nghiệm gồm: 1 biến áp nguồn; 2 nhiệt kế điện tử có thang đo từ 20 ℃ đến 110 ℃, độ phân giải $\pm 0,1$ ℃; 2 nhiệt lượng kế giống nhau; cân điện tử; các dây nối (III). Nhóm thực hiện thí nghiệm theo các bước:

Bước 1: Rót vào hai cốc của nhiệt lượng kế cùng một khối lượng nước, một cốc chứa nước nguyên chất và một cốc chứa nước muối sao cho dây đốt của nhiệt lượng kế chìm hoàn toàn trong nước.

Bước 2: Lắp ráp thí nghiệm sao cho hai nhiệt lượng kế cùng chung một điện áp nguồn, bật công tắc nguồn, khuấy đều nước trong hai cốc, đọc nhiệt độ trong hai nhiệt lượng kế ở cùng một thời điểm và ghi vào bảng.

Bước 3: Vẽ đồ thị đường tăng nhiệt độ theo thời gian của nước trong hai nhiệt lượng kế trên cùng một hệ trục tọa độ, thu được kết quả như hình vẽ.

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Hình bên là sơ đồ nguyên lí hoạt động của một máy làm nóng nước có dung tích 15 lít và công suất tiêu thụ điện là 2500 W. Vào một ngày mùa đông, khi bật máy, nhiệt độ nguồn nước lạnh đưa vào là 15 ℃, khi nước đã làm nóng đến nhiệt độ tối đa là 70 ℃ thì rơ-le (thiết bị bật, ngắt dòng điện) của máy tự động ngắt (trong quá trình này ống dẫn nước nóng đang khóa). Biết nước có khối lượng riêng $\rho =1000kg/{\mathrm{m}}^3$, nhiệt dung riêng $c=4180$ J/kg.K, hiệu suất làm nóng nước là $H=95\%$. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một người thợ xác định nhiệt độ của một lò nung bằng cách đưa vào trong lò một miếng sắt có khối lượng 50 g. Coi thời gian nung là đủ dài và tốc độ nung chậm để miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ lò nung. Khi đó, người thợ lấy miếng sắt ra khỏi lò nung và thả nó vào trong một nhiệt lượng kế có vỏ bằng thép có khối lượng 150 g chứa 0,7 lít nước ở nhiệt độ 20 ℃. Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước lúc này tăng lên đến 26 ℃. Biết nhiệt dung riêng của sắt và thép là 460 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K); khối lượng riêng của nước là 1000 $kg/{\mathrm{m}}^3$. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một học sinh đo nhiệt dung riêng của chất lỏng theo sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ. Sau 9,0 phút dòng điện đi qua dây điện trở R thì nhiệt độ chất lỏng tăng từ 25,0 ℃ tới 75,0 ℃. Khối lượng chất lỏng trong nhiệt lượng kế là 60,0 g; số chỉ của Oát kế là 15,0 W. Biết rằng, nhiệt lượng cung cấp bởi dây điện trở cũng làm cho nhiệt lượng kế nóng lên. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Khi nghiên cứu tài liệu, một nhóm học sinh tìm hiểu được rằng: ở điều kiện áp suất chuẩn, để 1 gam nước tăng thêm 1 ℃ thì cần truyền cho nó nhiệt lượng 1 calo với 1 calo = 4,184 J. Nhóm cho rằng có thể xác định được nhiệt dung riêng của một chất lỏng A bằng thí nghiệm trao đổi nhiệt của chất lỏng đó với nước (I).

Họ chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm gồm: bình chứa gồm hai ngăn, đặt trong một thùng xốp, cách nhiệt; Hai nhiệt kế; Cân điện tử; Nước nóng và chất lỏng A cần đo nhiệt dung riêng ở nhiệt độ phòng (II). Sau đó, nhóm thực hiện các bước thí nghiệm gồm: rót vào hai ngăn của bình chứa nước nóng và chất lỏng A sao cho chúng có cùng khối lượng; đậy thùng xốp bằng nắp cách nhiệt; Đo nhiệt độ ban đầu của nước ($t_1$) và nhiệt độ của chất lỏng A ($t_2$) thông qua hai nhiệt kế xuyên qua nắp, theo dõi nhiệt độ của hai ngăn và ghi số liệu vào bảng cho đến khi hai nhiệt kế chỉ bằng nhau bằng $t_3$ (III). Các phát biểu sau đúng hay sai?

Bình đun siêu tốc Delites DT15S01 công suất 1500 W, có khối lượng 500 g làm bằng vật liệu có nhiệt dung riêng 480 J/(kg.K). Dùng bình này đun 1,20 lít nước ở nhiệt độ 25,0 ℃. Nước có nhiệt dung riêng 4200 J/(kg.K) và khối lượng riêng 1,00 kg/lít. Khi đun, bình tiêu thụ đúng công suất điện 1500 W thì có 20,0\% năng lượng truyền ra môi trường, phần còn lại truyền nhiệt cho bình và nước trong bình. Xem nước chỉ hóa hơi ở nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi riêng của nước ở nhiệt độ đó là $2,26\cdot 10^6$ J/kg. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một hệ làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời có hiệu suất chuyển đổi 25\%, cường độ bức xạ mặt trời lên bộ thu nhiệt là 1100 $W/{\mathrm{m}}^2$ (oát trên mét vuông), diện tích bộ thu là 5 ${\mathrm{m}}^2$. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của sữa bằng bao nhiêu ${}^{\circ }\mathrm{C}$ (làm tròn kết quả đến hàng phần mười)?

Bao nhiêu phần trăm cơ năng giảm của vật nặng đã chuyển thành nội năng của nước (kết quả làm tròn đến hàng đơn vị)?

Trong giờ thực hành Vật lí, một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của một vật theo thời gian. Các bạn sử dụng một bếp điện có công suất 3000 W, hiệu suất 30\% để nung nóng một vật có khối lượng 2,00 kg. Biết rằng trong toàn bộ quá trình vật không chuyển thể. Sau khi tiến hành đo đạc cẩn thận, nhóm học sinh đã thu được đồ thị nhiệt độ theo thời gian như hình vẽ dưới đây. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước. Nhóm học sinh này sử dụng 150 g nước đun sôi và ghi lại nhiệt độ của nước trong mỗi 2 phút. Hình vẽ bên là đồ thị thay đổi nhiệt độ của nước theo thời gian đun trong thí nghiệm. Biết công suất trung bình của quá trình đun là 15,7 W. Bỏ qua hao phí và trao đổi nhiệt với môi trường. Nhiệt dung riêng của nước trong thí nghiệm này có giá trị trung bình là

Đầu thép của một búa máy có khối lượng 12 kg nóng lên thêm 20 °C sau 1,5 phút hoạt động. Biết rằng chỉ có 40\% cơ năng của búa máy chuyển thành nhiệt năng của đầu búa. Lấy nhiệt dung riêng của thép là 460 J/kg.K. Công suất trung bình của búa là

Dùng một ấm đun nước bằng điện có công suất 1800 W để đun 2,5 lít nước ở nhiệt độ 25 ℃ đến khi bắt đầu sôi ở nhiệt độ 100 ℃. Biết 85\% năng lượng điện cung cấp cho ấm chuyển hóa thành năng lượng nhiệt cung cấp cho nước trong ấm và bỏ qua hao phí dưới các dạng năng lượng khác. Lấy nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là 4200 J/kg.K và 1000 $kg/{\mathrm{m}}^3$. Cần thời gian bao nhiêu phút để đun sôi lượng nước nói trên (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

Trong một thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của chất lỏng bằng dây điện trở có công suất không đổi, nhiệt độ $t$ của chất lỏng được đo theo thời gian $\tau$. Trong khoảng thời gian đầu, đồ thị $t(\tau )$ gần đúng là một đoạn thẳng.

Để làm lạnh nhanh các lon nước giải khát trước khi phục vụ, nhân viên một quán nước pha một lượng nước muối rồi đổ vào thùng chứa đá vụn. Sau đó, các lon nước được đặt trong hỗn hợp đá và nước muối để làm lạnh.

Trong quá trình làm lạnh trên, tổng khối lượng nước giải khát trong các lon là 4,5 kg, nhiệt độ ban đầu là 28,0 °C. Sau 12,0 phút, nhiệt độ của nước giải khát giảm còn 8,0 °C. Cho biết nhiệt dung riêng của nước giải khát là $3,9\cdot 10^3$ J/(kg.K). Coi nhiệt dung của các vỏ lon không đáng kể và bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa các lon nước với môi trường bên ngoài. Công suất truyền nhiệt trung bình từ nước giải khát sang hỗn hợp làm lạnh là

Trong một thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của chất lỏng bằng dây điện trở có công suất không đổi, nhiệt độ $t$ của chất lỏng được đo theo thời gian $\tau$. Trong khoảng thời gian đầu, đồ thị $t(\tau )$ gần đúng là một đoạn thẳng.

Để làm lạnh nhanh các lon nước giải khát trước khi phục vụ, nhân viên một quán nước pha một lượng nước muối rồi đổ vào thùng chứa đá vụn. Sau đó, các lon nước được đặt trong hỗn hợp đá và nước muối để làm lạnh.

Trong quá trình làm lạnh trên, tổng khối lượng nước giải khát trong các lon là 4,5 kg, nhiệt độ ban đầu là 28,0 °C. Sau 12,0 phút, nhiệt độ của nước giải khát giảm còn 8,0 °C. Cho biết nhiệt dung riêng của nước giải khát là $3,9\cdot 10^3$ J/(kg.K). Coi nhiệt dung của các vỏ lon không đáng kể và bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa các lon nước với môi trường bên ngoài. Công suất truyền nhiệt trung bình từ nước giải khát sang hỗn hợp làm lạnh là

Trong một thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của chất lỏng bằng dây điện trở có công suất không đổi, nhiệt độ $t$ của chất lỏng được đo theo thời gian $\tau$. Trong khoảng thời gian đầu, đồ thị $t(\tau )$ gần đúng là một đoạn thẳng.