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

Sơ đồ trong hình bên mô tả bố trí thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của đồng. Khối đồng được sử dụng có khối lượng $m$ và nhiệt độ ban đầu được đo bằng cặp nhiệt điện là $T_1$. Thí nghiệm gồm hai giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Bật máy nung với công suất đầu ra $P_1$ để làm nóng khối đồng tới nhiệt độ $T_2$ ($T_2>T_1$) và đo thời gian tăng nhiệt trong giai đoạn này là $t_1$.

Giai đoạn 2: Làm lạnh khối đồng về nhiệt độ ban đầu, lặp lại thí nghiệm với công suất đầu ra của máy nung là $P_2$ ($P_2>P_1$). Thời gian khối đồng tăng nhiệt độ từ $T_1$ đến $T_2$ là $t_2$ ($t_2\ne t_1$).

Ở cả hai giai đoạn, coi rằng toàn bộ điện năng mà máy nung tiêu thụ được chuyển hóa toàn toàn thành nhiệt lượng tỏa ra trên máy nung.

Nhiệt độ của vật nào tăng lên nhiều nhất khi thả rơi bốn vật bằng nhôm, đồng, chì, gang từ cùng một độ cao xuống đất (coi như toàn bộ độ giảm cơ năng dùng để làm nóng vật)?

Trong thí nghiệm xác định nhiệt dung riêng của nước, thao tác nào sau đây có tác dụng giúp nhiệt độ của nước trong bình đồng đều và làm tăng độ chính xác của phép đo?

Một trong những thông số cần thiết để một chất được ứng dụng làm mát của động cơ nhiệt là

Tra trong bảng nhiệt dung riêng của một số chất, người ta đọc được nhiệt dung riêng của sắt là $440J/kg\cdot \mathrm{K}$. Điều này có nghĩa là

Một trong những thông số cần thiết để một chất được ứng dụng làm mát của động cơ nhiệt là

Hình vẽ bên thể hiện sơ đồ thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của chất lỏng A của một bạn học sinh. Các dụng cụ thí nghiệm gồm: nguồn điện, oát kế, nhiệt kế điện tử, dây nung có điện trở $R$, bình nhiệt lượng kế đang chứa lượng chất lỏng có khối lượng không đổi $m=60,0$ gam, đồng hồ bấm thời gian. Bạn học sinh đó ghi lại số liệu sau khi bật nguồn điện (thời điểm ban đầu $t=0$) được trình bày trong bảng dưới đây:

$$<table><tbody><tr><td></td><td>\text{Soˆˊ chỉ nhiệt keˆˊ }{(}^{\circ }\text{C})</td><td>\text{Soˆˊ chỉ oaˊt keˆˊ (W)}</td></tr><tr><td>\text{Thời điểm }{t}_1=1\text{ (phuˊt)}</td><td>25,0</td><td>25,0</td></tr><tr><td>\text{Thời điểm }{t}_2=10\text{ (phuˊt)}</td><td>75,0</td><td>25,0</td></tr></tbody></table>$$

Trong quá trình nguồn điện được bật, bạn học sinh thấy rằng bình nhiệt lượng kế cũng nóng lên.

Nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K. Để làm 0,5 kg nước nóng thêm $10^{\circ }\mathrm{C}$ thì cần cung cấp một nhiệt lượng có độ lớn là

Một vật có khối lượng $m$ được làm từ chất có nhiệt dung riêng $c$. Công thức tính nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để nhiệt độ của vật tăng thêm $\Delta T$ là

Nguyên lí hoạt động của một máy đun nước nóng như sau: nước lạnh có nhiệt độ $t_1=25^{\circ }$C được đưa vào máy từ ống dẫn nước lạnh với lưu lượng $\mu =1$ lít/phút và được làm nóng đến nhiệt độ $t_2=60^{\circ }$C. Cho biết khối lượng riêng, nhiệt dung riêng của nước lần lượt là $\rho =1000$ kg/m${}^3$ và $c=4200$ J/kg.K. Hiệu suất làm nóng nước là $H=90\%$. Với giá điện hiện nay là 2200 đồng/kWh, một giờ phải đóng tiền điện cho máy bao nhiêu đồng (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Một bếp điện được dùng để đun sôi 1,5 lít nước ở nhiệt độ ban đầu là $27^{\circ }$C trong 4,5 phút. Bếp được sử dụng với mạng điện dân dụng ở Việt Nam có điện áp hiệu dụng là 220 V. Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của nước lần lượt là $c=4200$ J/kg.K và $D=1000$ kg/m${}^3$. Điện trở của bếp điện là $R=24\Omega$. Hiệu suất của bếp điện là $x\%$. Tìm $x$ (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười).

Một hệ thống tản nhiệt cho CPU, có cấu trúc như hình bên. Bộ làm mát tiếp xúc trực tiếp với CPU, giúp hấp thụ nhiệt từ CPU. Chất lỏng làm mát sẽ chảy qua bộ làm mát, hấp thụ nhiệt và nóng lên. Các ống dẫn giúp lưu thông chất lỏng từ bộ làm mát đến bộ tản nhiệt và ngược lại. Tại bộ tản nhiệt, nhiệt lượng được giải phóng ra ngoài không khí nhờ luồng không khí mát được quạt thổi liên tục. Hệ thống này có các thông số sau:

+ Lưu lượng chất lỏng: 0,4 lít/phút.

+ Nhiệt dung riêng chất lỏng: 4200 J/kg.K.

+ Khối lượng riêng chất lỏng: 1000 kg/m${}^3$.

+ Công suất tỏa nhiệt của CPU khi hoạt động bình thường là 21 W.

+ Hiệu suất làm mát của hệ thống là 80\% (tức là 80\% nhiệt lượng tỏa ra từ CPU được chất lỏng hấp thụ).

Một ấm điện trên nhãn mác có ghi các thông số như bảng dưới.

$$<table><tbody><tr><td>\text{Điện aˊp định mức}</td><td>220\mathrm{V}</td></tr><tr><td>\text{Coˆng suaˆˊt định mức}</td><td>1000\mathrm{W}</td></tr><tr><td>\text{Dung tıˊch}</td><td>2,0\text{Lıˊt}</td></tr></tbody></table>$$

Đổ 1,5 lít nước ở $27^{\circ }$C vào ấm điện, rồi cắm ấm điện vào hiệu điện thế $U=220$ V thì sau 12 phút nước bắt đầu sôi (giả sử chưa xảy ra quá trình bay hơi). Biết nước có khối lượng riêng là 1000 kg/m${}^3$, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Hiệu suất của ấm điện là

Hình bên dưới là sơ đồ nguyên lí hoạt động của một máy làm nóng nước. Nước lạnh có nhiệt độ $t_1=20,3^{\circ }$C được đưa vào máy từ ống dẫn nước lạnh với lưu lượng $\mu =2,50$ lít/phút. Khối lượng riêng của nước là $\rho =1000$ kg/m${}^3$. Nhiệt dung riêng của nước là $c=4180$ J/kg.K. Hiệu suất làm nóng nước là $H=95\%$. Nếu nhiệt độ của nước sau khi đã làm nóng là $36,7^{\circ }$C thì công suất tiêu thụ điện của máy làm nóng nước xấp xỉ

Một nhóm học sinh THPT dùng một ấm điện đun sôi 1 kg nước ở áp suất khí quyển $10^5$ Pa, dùng nhiệt kế đo nhiệt độ của nước theo thời gian thì thu được đồ thị như hình bên. Nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K. Cho rằng có 18,4\% nhiệt lượng của ấm tỏa ra môi trường. Coi sự bay hơi ở nhiệt độ thường của nước trong ấm là không đáng kể. Công suất của ấm là bao nhiêu kW? (kết quả lấy đến một con số sau dấu phẩy)

Một hệ làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời có hiệu suất chuyển đổi 22\%, cường độ bức xạ mặt trời lên bộ thu nhiệt là 980 W/m${}^2$, diện tích bộ thu là 20 m${}^2$. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K, khối lượng riêng của nước là 1000 kg/m${}^3$.

Trong hệ thống làm mát của động cơ đốt trong (như ô tô), người ta thường dùng nước làm chất lỏng tuần hoàn để hấp thụ nhiệt lượng từ thân máy, sau đó mang tới két tản nhiệt để tỏa ra môi trường. Đặc tính vật lí nào sau đây của nước đóng vai trò quan trọng nhất trong ứng dụng này?

Thực hiện thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước bằng các dụng cụ sau: biến thế nguồn, vôn kế, ampe kế, đồng hồ đo thời gian, bình nhiệt lượng kế (kèm dây nung và que khuấy), cân điện tử và nhiệt kế. Tiến hành thí nghiệm như sau:

Bước 1: Đặt bình nhiệt lượng kế lên cân, hiệu chỉnh cân về số 0.

Bước 2: Rót nước ở nhiệt độ phòng vào bình sao cho dây nung ngập hoàn toàn trong nước. Ghi nhận số chỉ của cân khi đó là $m_n$ và số chỉ của nhiệt kế là $T_0$.

Bước 3: Mắc bình nhiệt lượng kế vào mạch điện như hình vẽ bên. Đóng công tắc. Ghi nhận giá trị hiệu điện thế $U$ trên vôn kế và cường độ dòng điện $I$ trên ampe kế. Dùng que khuấy khuấy nhẹ nhàng, ghi lại thời gian tại mỗi thời điểm mà số chỉ trên nhiệt kế tăng thêm $1{}^{\circ }$C, $2{}^{\circ }$C, $3{}^{\circ }$C so với nhiệt độ ban đầu, thu được kết quả như bảng bên dưới:

$$<table><tbody><tr><td>\text{Laˆˋn đo}</td><td>\Delta T=T-T_0(\mathrm{K})</td><td>t(\mathrm{s})</td></tr><tr><td>1</td><td>1,0</td><td>171,00</td></tr><tr><td>2</td><td>2,0</td><td>350,00</td></tr><tr><td>3</td><td>3,0</td><td>528,00</td></tr></tbody></table>$$

Biết rằng: $m_n=150,00$ g; $T_0=299,0$ K; $U=1,60$ V; $I=2,50$ A. Coi nhiệt lượng mà bình nhiệt lượng kế và que khuấy thu vào không đáng kể.

Một nhóm học sinh làm thí nghiệm đo nhiệt dung riêng của nước. Bộ dụng cụ thí nghiệm theo sơ đồ nguyên lí như hình bên gồm: biến áp nguồn, oát kế, nhiệt kế điện tử, nhiệt lượng kế có vỏ xốp cách nhiệt tốt kèm dây điện trở, cân điện tử, dây nối, que khuấy. Bỏ qua nhiệt dung của nhiệt lượng kế, que khuấy.

Họ thực hiện như sau: đổ một lượng nước có khối lượng 0,185 kg vào trong bình nhiệt lượng kế sao cho dây điện trở chìm hoàn toàn trong nước; cho dòng điện qua dây điện trở; đo nhiệt độ của nước và đọc số chỉ của oát kế ở các thời điểm.

Họ tính được giá trị trung bình của công suất mà oát kế đo được là $\overline{P}=11,60$ W và vẽ được đồ thị thực nghiệm biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ $t$ của nước trong bình vào thời gian $\tau$ như hình bên.

Hình vẽ bên biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt độ vào thời gian của 400 g nước khi được nung nóng.

Biết nhiệt dung riêng của nước là 4180 J/kg.K. Trong thời gian từ $t_0=0$ đến thời điểm $T_1$, nhiệt lượng cần cung cấp cho nước là