Trả lời Tự luận 3.10 Bài 3. Nội năng. Định luật 1 của nhiệt động lực học (trang 13, 14, 15) – SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo. Hướng dẫn: Vận dụng kiến thức về công suất và nhiệt lượng.
Câu hỏi/Đề bài:
Đặt 1,5 kg nước ở 20 °C vào tủ lạnh thì sau 70 phút, lượng nước này chuyển thành băng (nước đá) ở -15 °C. Cho biết nhiệt nóng chảy riêng và nhiệt dung riêng của băng lần lượt là 0,34 MJ/kg và 2,1 kJ/kg.K; nhiệt dung riêng của nước là 4,2 kJ/kg.K. Tính công suất làm lạnh của tủ lạnh.
Hướng dẫn:
Vận dụng kiến thức về công suất và nhiệt lượng
Lời giải:
Nhiệt lượng cần cung cấp để đưa 1,5 kg nước ở 20 °C xuống 0 °C:
\[{Q_1} = m{c_n}\Delta {t_1} = 1,5.4200.\left( {20 – 0} \right) = 126{\rm{ }}000(J)\]
Nhiệt lượng cần cung cấp để chuyển 1,5 kg nước ở 0 °C trở thành băng ở 0 °C:
\[{Q_2} = m\lambda = {1,5.0,34.10^6} = 510{\rm{ }}000(J)\]
Nhiệt lượng cần cung cấp để đưa 1,5 kg băng từ 0 °C xuống -15 °C:
\[{Q_3} = m{c_b}\Delta {{\rm{t}}_2} = 1,5.2100.\left( {15 – 0} \right) = 47{\rm{ }}250(J)\]
Công suất làm lạnh của tủ lạnh:
\(P = \frac{{{Q_1} + {Q_2} + {Q_3}}}{t} = \frac{{126000 + 510000 + 47250}}{{70.60}} \approx 162,8({\rm{W}})\)