Đáp án Câu 25.15 Bài 25. Năng lượng và công suất điện (trang 61, 62, 63, 64) – SBT Vật lí 11 Kết nối tri thức. Hướng dẫn: Công thức tính nhiệt lượng cần để tăng nhiệt : \(Q = mc\Delta t\.
Câu hỏi/Đề bài:
Một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 0,4 kg chứa 2 kg nước ở 20°C.
Muốn đun sôi lượng nước đó trong 16 phút thì ấm phải có công suất là bao
nhiêu? Biết rằng nhiệt dung riêng của nước là c = 4 200 J/kg.K, nhiệt dung
riêng của nhôm là \({c_1}\) = 880 J/kg.K và 27,1% nhiệt lượng toả ra môi trường
xung quanh.
Hướng dẫn:
Công thức tính nhiệt lượng cần để tăng nhiệt : \(Q = mc\Delta t\)
Năng lượng tiêu thụ điện : \(A = Pt\)
Lời giải:
Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ của ấm từ \({20^0}C\) tới \({100^0}C\)là :
\({Q_1} = {m_1}.{c_1}.\left( {{t_2} – {t_1}} \right) = 0,4.880.\left( {100 – 25} \right) = 26400\left( J \right)\)
Nhiệt lượng cần để tăng nhiệt độ của nước từ \({20^0}C\) tới \({100^0}C\)là :
\({Q_2} = {m_2}.{c_2}.\left( {{t_2} – {t_1}} \right) = 2.4200.\left( {100 – 25} \right) = 630000\left( J \right)\)
Nhiệt lượng tổng cộng cần thiết : \(Q = {Q_1} + {Q_2} = 26400 + 630000 = 656400\left( J \right)\left( 1 \right)\)
Mặt khác nhiệt lượng có ích để đun nước do ấm điện cung cấp trong 16 phút là : \(H = \frac{Q}{{{Q_{tp}}}} = > Q = H.{Q_{tp}}\) mà ta lại có \({Q_{tp}} = A = P.t = > Q = H.P.t = > P = \frac{Q}{{H.t}}\left( 2 \right)\)
Hiệu suất của quá trình : \(H = 100\% – 27,1\% = 72,9\% \)
Từ (1) và (2) => \(P = \frac{Q}{{H.t}} = \frac{{656400.100}}{{72,9.16.60}} = 937,93\left( W \right)\)