Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Nóng chảy/đông đặc (Vật lý Lớp 12)

Trong Hình (a) là thiết bị thí nghiệm dùng để nghiên cứu “sự nóng chảy và đông đặc của một chất”. Một học sinh đã dựa vào số liệu thu được trong thí nghiệm để vẽ đường đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian như Hình (b). Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một nhóm học sinh dùng nước đá lấy trực tiếp từ ngăn đông có nhiệt độ $-18℃$ để đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá.

Cà phê sữa đá là một thức uống nổi tiếng bởi hương vị thơm ngon, béo ngậy và sự mát lạnh sảng khoái. Người pha chế cho sữa vào ly, sau đó rót cà phê còn nóng lên trên, khuấy đều để sữa hòa tan vào cà phê. Khi có khách gọi, họ thêm đá viên vào ly, tạo nên một ly cà phê sữa đá mát lạnh, đậm đà.

Khi một khối chất rắn tinh thể nhận nhiệt lượng và đang trong giai đoạn nóng chảy ở nhiệt độ nóng chảy cố định, phát biểu nào sau đây đúng?

Khối lượng nước đá còn lại ở thời điểm $20,0$ phút bằng bao nhiêu kilogam (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Thời gian kể từ lúc đo nhiệt độ đến khi lượng nước đá trong xô vừa tan hết là bao nhiêu phút?

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát quá trình nóng chảy và tăng nhiệt độ của một mẫu chất rắn khối lượng $m$. Mẫu chất được đặt trong một bình nhiệt lượng kế và được cấp nhiệt liên tục bởi một thiết bị đun có công suất không đổi $P=250\mathrm{W}$. Nhóm tiến hành ghi nhận nhiệt độ của mẫu theo thời gian và thu được bảng số liệu sau:

$$<table><tbody><tr><td>\text{Thời điểm (phuˊt)}</td><td>0,00</td><td>1,00</td><td>2,00</td><td>3,00</td><td>4,00</td><td>5,00</td><td>6,00</td><td>7,00</td><td>8,00</td><td>9,00</td><td>10,00</td><td>11,00</td></tr><tr><td>\text{Nhiệt độ }{(}^{\circ }\text{C})</td><td>-8,32</td><td>-3,94</td><td>0,00</td><td>0,00</td><td>0,00</td><td>0,00</td><td>2,02</td><td>4,08</td><td>6,05</td><td>8,01</td><td>10,10</td><td>12,95</td></tr></tbody></table>$$

Xét tính Đúng/Sai của các nhận định sau:

Khối lượng nước ban đầu trong cốc là bao nhiêu kg (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Biết rằng nhiệt dung riêng của nước đá là $2,10\cdot 10^{3}J/kg.K$, thí nghiệm cho thấy ${\theta }_2=5{\theta }_1$, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá mà nhóm đo được bằng $x\cdot 10^{5}J/kg$. Giá trị của $x$ là bao nhiêu (kết quả lấy đến hàng phần trăm)?

Nếu máy khắc hoạt động liên tục trong 5 giây thì khối lượng chất rắn bị nóng chảy là bao nhiêu miligam (mg, làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Một cục nước đá tinh khiết đang nóng chảy ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn. Bỏ qua sự bay hơi của nước.

Thời gian kể từ lúc đo nhiệt độ đến khi lượng nước đá trong xô vừa tan hết là bao nhiêu phút (lấy kết quả đến chữ số hàng phần mười)?

Khối lượng nước đá còn lại ở thời điểm 20,0 phút bằng bao nhiêu kilogam (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm)?

(TN THPT 2025) Một nhóm học sinh thảo luận phương án thí nghiệm làm giảm ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt với môi trường khi đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá. Họ dùng các dụng cụ: Phễu chứa nước đá (1), dây điện trở (2), cốc (3), cân điện tử (4) như hình bên.

Nhóm học sinh cho rằng: Trong thời gian cấp điện cho dây điện trở, nếu xác định được càng chính xác khối lượng nước đá tan chảy vào cốc do nhiệt lượng nhận từ môi trường thì sẽ giảm được càng nhiều ảnh hưởng của sự trao đổi nhiệt giữa nước đá với môi trường.

Phương án thí nghiệm của họ gồm hai giai đoạn và được tóm tắt như sau:

Giai đoạn 1: Chưa cấp điện cho dây điện trở: Xác định khối lượng $m_1$ của nước đá tan và đã chảy từ phễu vào cốc trong khoảng thời gian $t_1$.

Giai đoạn 2: Cấp điện cho dây điện trở: Xác định khối lượng $m_2$ của nước đá tan và đã chảy từ phễu vào cốc trong khoảng thời gian $t_2$. Ở cả hai giai đoạn, coi rằng khối lượng nước đá tan và đã chảy vào cốc do nhiệt lượng nhận từ môi trường trong những khoảng thời gian bằng nhau là như nhau và bỏ qua các ảnh hưởng khác (bay hơi, ngưng tụ của nước...).

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một phương pháp điều trị được đề xuất cho người bị đột quỵ là ngâm mình trong bồn nước đá tại 0 ℃ để hạ nhiệt độ cơ thể, ngăn ngừa tổn thương não. Trong một loạt thử nghiệm, bệnh nhân được làm mát cho đến khi nhiệt độ bên trong của họ đạt tới nhiệt độ 32 ℃. Để điều trị cho một bệnh nhân nặng 70 kg, lượng đá tối thiểu ở 0 ℃ bác sĩ cần cho vào bồn tắm là bao nhiêu kilôgam để nhiệt độ của nó duy trì ở 0 ℃? (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng phần trăm). Biết nhiệt dung riêng của cơ thể người là 3480 J/(kg.K), nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là $334\cdot 10^3$ J/kg, xem như nhiệt độ bình thường của cơ thể người là 37 ℃ và chỉ có trao đổi nhiệt giữa nước đá và cơ thể người.

Một học sinh tiến hành thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá với thí nghiệm được bố trí như hình vẽ. Ban đầu hai cốc chứa lượng nước đá ở 0 ℃ như nhau. Cốc A chứa nước đá tan từ phễu được làm nóng bởi thiết bị làm nóng. Cốc B chứa nước đá tan từ phễu do hấp thụ nhiệt từ môi trường. Sau khoảng thời gian $t$ (được xác định bởi đồng hồ), học sinh đọc số chỉ công suất trên Joulemeter là $P$, dùng cân đo lượng nước có trong cốc A, cốc B và ghi lại ở bảng sau:

$$<table><tbody><tr><td>Kh\acute{\hat{o}}ilượngnướctrongc\acute{\hat{o}}cA</td><td>M</td></tr><tr><td>Kh\acute{\hat{o}}ilượngnướctrongc\acute{\hat{o}}cB</td><td>m</td></tr><tr><td>Thờigianl\grave{a}mn\acute{o}ng</td><td>t</td></tr><tr><td>C\hat{o}ngsu\acute{\hat{a}}tcủathi\acute{\hat{e}}tbịl\grave{a}mn\acute{o}ng</td><td>P</td></tr></tbody></table>$$

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một học sinh tiến hành thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá theo các bước như sau:

+ Lấy một số viên nước đá có tổng khối lượng $m_1$ kg từ tủ lạnh và chuẩn bị một bình cách nhiệt có chứa $m_2$ kg nước.

+ Đo nhiệt độ ban đầu $t_1$ của nước đá và nhiệt độ $t_2$ của nước trong bình cách nhiệt bằng nhiệt kế.

+ Cho các viên nước đá vào bình cách nhiệt, khuấy đều hỗn hợp nước và nước đá cho đến khi nước đá tan hoàn toàn.

+ Đo nhiệt độ $t$ cuối cùng của hỗn hợp.

Các kết quả đo lường được học sinh đó ghi lại trong bảng sau:

$$<table><tbody><tr><td>Nướcđ\acute{a}</td><td>m_1</td><td>0,12kg</td></tr><tr><td></td><td>t_1</td><td>-12℃</td></tr><tr><td>H\tilde{\hat{o}}nhợp</td><td>t</td><td>15℃</td></tr></tbody></table>$$

Cho nhiệt dung riêng của nước đá và nước lần lượt là $c_1=2100$ J/(kg.K), $c_2$, nhiệt độ nóng chảy của nước đá là 0 ℃. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt của bình với nước và nước đá. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá được mô tả như hình vẽ. Dây đun (dây điện trở) có công suất 480 W dùng để làm nóng chảy nước đá trong thùng chứa. Sau 120 s, số chỉ của cân điện tử giảm đi 0,172 kg. Cho biết chỉ có sự trao đổi nhiệt giữa nước đá và dây đun. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá. Các bạn bố trí thí nghiệm như hình bên và tiến hành thí nghiệm qua các bước sau:

Bước 1:

- Cho nước đá vào nhiệt lượng kế và hứng nước chảy ra bằng một chiếc cốc đặt trên cân, cho đến khi nước chảy ổn định đọc số chỉ của cân được giá trị $m_0$.

- Bật đồng hồ đo thời gian, sau thời gian $t$ (giây), đọc số chỉ của cân được giá trị $m_1$.

Bước 2:

- Bật biến áp nguồn.

- Đọc số chỉ $P$ của oát kế.

- Cho nước chảy thêm vào cốc khi đồng hồ chỉ $2t$ (giây), đọc số chỉ của cân được giá trị $m_2$.

Kết quả thí nghiệm được nhóm ghi lại ở bảng sau:

$$<table><tbody><tr><td>Đạilượng</td><td>m_0(kg)</td><td>m_1(kg)</td><td>m_2(kg)</td><td>t(s)</td><td>P(W)</td></tr><tr><td>K\acute{\hat{e}}tquảđo</td><td>5,00\cdot 10^{-3}</td><td>8,00\cdot 10^{-3}</td><td>25,0\cdot 10^{-3}</td><td>168</td><td>34,0</td></tr></tbody></table>$$

Xem điều kiện môi trường (nhiệt độ, áp suất,...) không đổi trong suốt thời gian làm thí nghiệm và điện năng tiêu thụ chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt lượng cung cấp cho nước đá. Bỏ qua sự bay hơi của nước. Giá trị nhiệt nóng chảy riêng của nước đá dùng trong thí nghiệm này là bao nhiêu kJ/kg (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá, có thể tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ nguyên lí như hình dưới đây. Dòng điện làm nóng dây điện trở trong một nhiệt lượng kế và làm nước đá nóng chảy. Lượng nước thu được sau khi toàn bộ nước đá nóng chảy được đem đi cân thì thấy nó có khối lượng 15 g. Công suất điện tiêu thụ được xác định bằng oát kế là 24 W. Thời gian đun được xác định bằng đồng hồ là 180 s. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh. Các phát biểu sau đúng hay sai?