Câu hỏi tự luận mức độ vận dụng cao Vật lí 12 cd bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hóa hơi riêng

Câu 1: 

Khi hai bình tiếp xúc, nhiệt năng sẽ truyền từ bình nước nóng sang bình nước lạnh cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng nhiệt. Quá trình này diễn ra theo định luật truyền nhiệt, trong đó tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ và khối lượng nước trong mỗi bình. Nếu khối lượng nước trong bình nóng lớn hơn, nó sẽ mất nhiệt lâu hơn, do đó thời gian đạt trạng thái cân bằng nhiệt sẽ kéo dài hơn. Ngược lại, nếu khối lượng nước trong bình lạnh lớn hơn, nước lạnh sẽ nhận nhiệt nhanh chóng và cũng ảnh hưởng đến thời gian cần thiết để đạt được trạng thái cân bằng.

Câu 2: 

Bước 1: Tính khối lượng của từng kim loại trong hợp kim:

• Khối lượng đồng: m_Cu = 60%×5 = 3 kg
• Khối lượng kẽm: m_Zn = 40%×5 = 2 kg

Bước 2: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy đồng và kẽm:

• Nhiệt lượng để làm nóng chảy đồng:
  Qcu = λ_Cu.m_Cu = 210 . 10³ . 3 = 630.10³ J = 630 kJ
• Nhiệt lượng để làm nóng chảy kẽm:
  Q_Zn = λ_Zn.m_Zn = 113 . 10³ . 2 = 226.10³ J = 226 kJ

Bước 3: Tính tổng nhiệt lượng cần thiết:

Tổng nhiệt lượng cần cung cấp: Q = Qcu + Q_Zn = 630 + 226 = 856 kJ

Vậy tổng nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn thỏi hợp kim là 856 kJ.

Câu 3:

Bước 1: Tính khối lượng của từng thành phần trong hợp kim:

• Khối lượng sắt: mFe = 80% . 2000 kg = 1600 kg
• Khối lượng carbon: mC = 20% . 2000 kg = 400 kg

Bước 2: Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy từng thành phần:

• Nhiệt lượng để làm nóng chảy sắt:
  Qfe = λFe. mFe = 270.10³.1600 = 432.10⁶ J = 432 MJ
• Nhiệt lượng để làm nóng chảy carbon:
  Q_C = λC.mC = 710.103.400 = 284.10⁶ J = 284 MJ 

Bước 3: Tính tổng nhiệt lượng cần thiết: Tổng nhiệt lượng để làm nóng chảy hợp kim:
Q = Qfe + Q_C = 432 MJ + 284 MJ = 716 MJ

Bước 4: Tính nhiệt lượng thực tế cần cung cấp: Do 15% nhiệt bị thất thoát, lượng nhiệt thực tế cần cung cấp là:

Vậy nhà máy cần cung cấp khoảng 842,35 MJ nhiệt để làm nóng chảy hoàn toàn 2000 kg hợp kim thép.

Câu 4: 

Khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí, nhiệt dung riêng của các vật liệu xây dựng như tường và cửa sổ đóng vai trò quan trọng. Các vật liệu có nhiệt dung riêng cao sẽ hấp thụ nhiệt vào ban ngày, giúp làm giảm nhiệt độ trong không gian sống. Tuy nhiên, vào ban đêm, những vật liệu này cũng sẽ giải phóng nhiệt ra ngoài, giúp duy trì nhiệt độ dễ chịu. Nếu sử dụng vật liệu có nhiệt dung riêng thấp, hệ thống điều hòa sẽ phải làm việc nhiều hơn để duy trì nhiệt độ mong muốn, dẫn đến tiêu tốn nhiều năng lượng hơn. Do đó, việc lựa chọn vật liệu với nhiệt dung riêng phù hợp sẽ tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều hòa không khí, tiết kiệm năng lượng và cải thiện sự thoải mái cho người sử dụng.