Đề Luyện Tập Vật Lý 12 - Thí Nghiệm Đo Nhiệt Dung Riêng và Nhiệt Hóa Hơi (Phần 2)

Một học sinh đo nhiệt dung riêng của chất lỏng theo sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ. Sau 9,0 phút dòng điện đi qua dây điện trở R thì nhiệt độ chất lỏng tăng từ 25,0 ℃ tới 75,0 ℃. Khối lượng chất lỏng trong nhiệt lượng kế là 60,0 g; số chỉ của Oát kế là 15,0 W. Biết rằng, nhiệt lượng cung cấp bởi dây điện trở cũng làm cho nhiệt lượng kế nóng lên. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Khi nghiên cứu tài liệu, một nhóm học sinh tìm hiểu được rằng: ở điều kiện áp suất chuẩn, để 1 gam nước tăng thêm 1 ℃ thì cần truyền cho nó nhiệt lượng 1 calo với 1 calo = 4,184 J. Nhóm cho rằng có thể xác định được nhiệt dung riêng của một chất lỏng A bằng thí nghiệm trao đổi nhiệt của chất lỏng đó với nước (I).

Họ chuẩn bị các dụng cụ thí nghiệm gồm: bình chứa gồm hai ngăn, đặt trong một thùng xốp, cách nhiệt; Hai nhiệt kế; Cân điện tử; Nước nóng và chất lỏng A cần đo nhiệt dung riêng ở nhiệt độ phòng (II). Sau đó, nhóm thực hiện các bước thí nghiệm gồm: rót vào hai ngăn của bình chứa nước nóng và chất lỏng A sao cho chúng có cùng khối lượng; đậy thùng xốp bằng nắp cách nhiệt; Đo nhiệt độ ban đầu của nước ($t_1$) và nhiệt độ của chất lỏng A ($t_2$) thông qua hai nhiệt kế xuyên qua nắp, theo dõi nhiệt độ của hai ngăn và ghi số liệu vào bảng cho đến khi hai nhiệt kế chỉ bằng nhau bằng $t_3$ (III). Các phát biểu sau đúng hay sai?

Trong thực tế, khi đun nước nếu bỏ thêm một ít muối vào nước thì nước nóng nhanh hơn (I). Một nhóm học sinh thảo luận và đưa ra dự đoán: "Nhiệt dung riêng của nước muối nhỏ hơn nhiệt dung riêng của nước nguyên chất" (II). Để kiểm tra dự đoán nhóm thiết kế bộ thí nghiệm gồm: 1 biến áp nguồn; 2 nhiệt kế điện tử có thang đo từ 20 ℃ đến 110 ℃, độ phân giải $\pm 0,1$ ℃; 2 nhiệt lượng kế giống nhau; cân điện tử; các dây nối (III). Nhóm thực hiện thí nghiệm theo các bước:

Bước 1: Rót vào hai cốc của nhiệt lượng kế cùng một khối lượng nước, một cốc chứa nước nguyên chất và một cốc chứa nước muối sao cho dây đốt của nhiệt lượng kế chìm hoàn toàn trong nước.

Bước 2: Lắp ráp thí nghiệm sao cho hai nhiệt lượng kế cùng chung một điện áp nguồn, bật công tắc nguồn, khuấy đều nước trong hai cốc, đọc nhiệt độ trong hai nhiệt lượng kế ở cùng một thời điểm và ghi vào bảng.

Bước 3: Vẽ đồ thị đường tăng nhiệt độ theo thời gian của nước trong hai nhiệt lượng kế trên cùng một hệ trục tọa độ, thu được kết quả như hình vẽ.

Các phát biểu sau đúng hay sai?

(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?

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?

Để xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá, có thể tiến hành thí nghiệm ở áp suất tiêu chuẩn 1 atm theo sơ đồ nguyên lí như hình vẽ. 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 15,0 g. Công suất điện tiêu thụ được xác định bằng oát kế là 24,0 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?

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?

Một học sinh làm thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá với bộ dụng cụ gồm: Biến áp nguồn; nhiệt lượng kế có dây nung công suất $P=10$ W; cân điện tử; cốc hứng nước có khối lượng 50 g; giá đỡ. Bố trí thí nghiệm như hình bên, tiến hành và quan sát thí nghiệm qua hai giai đoạn liên tiếp:

Giai đoạn 1: Cho khối nước đá đang tan vào nhiệt lượng kế, bật nguồn điện để dây nung nóng lên làm nước đá nóng chảy, cốc hứng nước đặt trên cân điện tử hứng nước chảy ra từ nhiệt lượng kế và quan sát số chỉ của cân. Sau một thời gian kể từ khi cấp điện, tại thời điểm $t_1$, thấy số chỉ của cân là 60 g.

Giai đoạn 2: Tiếp tục quan sát thì nhận thấy, sau thời gian 15 phút kế tiếp kể từ thời điểm $t_1$, số chỉ của cân tăng đến 87 g.

Cho rằng toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra từ dây nung đều truyền cho nước đá trong nhiệt lượng kế và toàn bộ nước đá tan ra đều chảy vào cốc, bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Các phát biểu sau đúng hay sai?

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 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)?

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?

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm thực hành đo nhiệt hóa hơi riêng của nước. Họ lựa chọn phương án sử dụng ấm siêu tốc có vỏ cách nhiệt tốt để đun sôi nước. Họ tiến hành các bước như sau:

- Lấy 1 lượng nước vào ấm, đặt ấm lên cân điện tử và bắt đầu đun. Khi nước trong ấm sôi, mở nắp để hơi nước thoát ra ngoài.

- Đọc số chỉ của cân ở các thời điểm khác nhau theo thời gian. Biết ấm có công suất $P=1,50\cdot 10^3$ W; cân điện tử có độ chính xác là 1 g; số chỉ của cân ở thời điểm mốc $t_0=0,00$ s là $m_0=1,873$ kg. Kết quả thu được như bảng bên.

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Hình vẽ bên là thí nghiệm xác định nhiệt hoá hơi riêng của nước. Dây điện trở có công suất 25 W làm nóng nước trong một nhiệt lượng kế (đã được mở nắp) và được đặt trên đĩa cân. Bỏ qua điện trở của các dây nối. Khi nước sôi, số chỉ khối lượng trên cân giảm dần theo thời gian và được ghi lại 2 giá trị trong bảng bên. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Để tiến hành thí nghiệm xác định nhiệt hoá hơi riêng của nước, một nhóm học sinh đã sử dụng các dụng cụ sau: cân điện tử, bình đun siêu tốc, đồng hồ đo thời gian và nước ở nhiệt độ thường. Quá trình tiến hành thí nghiệm gồm các bước sau:

(1) Điều chỉnh đơn vị đo của cân là gam (g). Đặt bình đun siêu tốc lên đĩa cân, hiệu chỉnh cân về số 0.

(2) Rót nước vào bình đun siêu tốc cho đến khi số chỉ của cân là 320 g.

(3) Cấp nguồn điện cho bình đun siêu tốc bắt đầu đun nước, khi nước sôi mở nắp cho nước bay hơi. Khi thấy cân điện tử chỉ 300 g thì bắt đầu bấm đồng hồ đo thời gian.

(4) Khi cân điện tử chỉ 250 g thì ghi nhận số chỉ trên đồng hồ đo thời gian là 77 s.

Các phát biểu sau đúng hay sai?

Hình bên là sơ đồ nguyên lí hoạt động của một máy sưởi dùng nước nóng. Nước nóng được bơm vào ống bên trong máy, hệ thống tản nhiệt được gắn với ống này. Không khí lạnh được hút vào trong máy sưởi bằng quạt và được làm ấm lên nhờ hệ thống tản nhiệt. Mỗi giờ có 575 kg nước nóng được bơm qua máy. Biết nhiệt độ của nước giảm 5,0 ℃ khi đi qua máy; nhiệt dung riêng của nước là $c=4180$ J/(kg.K).

Nhiệt độ của nước giảm bao nhiêu kelvin khi đi qua máy sưởi?

Hình bên là sơ đồ nguyên lí hoạt động của một máy sưởi dùng nước nóng. Nước nóng được bơm vào ống bên trong máy, hệ thống tản nhiệt được gắn với ống này. Không khí lạnh được hút vào trong máy sưởi bằng quạt và được làm ấm lên nhờ hệ thống tản nhiệt. Mỗi giờ có 575 kg nước nóng được bơm qua máy. Biết nhiệt độ của nước giảm 5,0 ℃ khi đi qua máy; nhiệt dung riêng của nước là $c=4180$ J/(kg.K).

Nhiệt lượng tỏa ra từ nước trong mỗi giờ là

Đế của một bàn là (bàn ủi) có khối lượng 400 g, nhiệt dung riêng của đế là 890 J/(kg.K). Nhiệt độ ban đầu của bàn là 22 ℃. Biết bàn là có thể là (ủi) được quần áo khi nhiệt độ của đế đạt giá trị nhỏ nhất là 180 ℃.

Trong thang Kelvin, nhiệt độ ban đầu của bàn là bằng

Đế của một bàn là (bàn ủi) có khối lượng 400 g, nhiệt dung riêng của đế là 890 J/(kg.K). Nhiệt độ ban đầu của bàn là 22 ℃. Biết bàn là có thể là (ủi) được quần áo khi nhiệt độ của đế đạt giá trị nhỏ nhất là 180 ℃.

Nhiệt lượng tối thiểu cần cung cấp cho bàn là để có thể là (ủi) được quần áo bằng

Nghề đúc đồng là một trong những nghề truyền thống lâu đời trong nền văn hóa Việt Nam. Khi đúc đồng người ta đã ứng dụng các hiện tượng nóng chảy và đông đặc. Đồng có nhiệt dung riêng là 380 J/(kg.K). Nhiệt lượng tối thiểu cần truyền cho 2 kg đồng để nó tăng nhiệt độ từ 25 ℃ đến nhiệt độ nóng chảy 1084,8 ℃ bằng bao nhiêu kilojun (kJ, làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Một người thợ xác định nhiệt độ của một lò nung bằng cách đưa vào trong lò một miếng sắt có khối lượng 50 g. Coi thời gian nung là đủ dài và tốc độ nung chậm để miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ lò nung. Khi đó, người thợ lấy miếng sắt ra khỏi lò nung và thả nó vào trong một nhiệt lượng kế có vỏ bằng thép có khối lượng 150 g chứa 0,7 lít nước ở nhiệt độ 20 ℃. Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước lúc này tăng lên đến 26 ℃. Biết nhiệt dung riêng của sắt và thép là 460 J/(kg.K), của nước là 4180 J/(kg.K); khối lượng riêng của nước là 1000 $kg/{\mathrm{m}}^3$. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường. 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 hệ làm nóng nước bằng năng lượng mặt trời có hiệu suất chuyển đổi 25\%, cường độ bức xạ mặt trời lên bộ thu nhiệt là 1100 $W/{\mathrm{m}}^2$ (oát trên mét vuông), diện tích bộ thu là 5 ${\mathrm{m}}^2$. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Hình bên là sơ đồ nguyên lí hoạt động của một máy làm nóng nước có dung tích 15 lít và công suất tiêu thụ điện là 2500 W. Vào một ngày mùa đông, khi bật máy, nhiệt độ nguồn nước lạnh đưa vào là 15 ℃, khi nước đã làm nóng đến nhiệt độ tối đa là 70 ℃ thì rơ-le (thiết bị bật, ngắt dòng điện) của máy tự động ngắt (trong quá trình này ống dẫn nước nóng đang khóa). Biết nước có khối lượng riêng $\rho =1000kg/{\mathrm{m}}^3$, nhiệt dung riêng $c=4180$ J/kg.K, hiệu suất làm nóng nước là $H=95\%$. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Bình đun siêu tốc Delites DT15S01 công suất 1500 W, có khối lượng 500 g làm bằng vật liệu có nhiệt dung riêng 480 J/(kg.K). Dùng bình này đun 1,20 lít nước ở nhiệt độ 25,0 ℃. Nước có nhiệt dung riêng 4200 J/(kg.K) và khối lượng riêng 1,00 kg/lít. Khi đun, bình tiêu thụ đúng công suất điện 1500 W thì có 20,0\% năng lượng truyền ra môi trường, phần còn lại truyền nhiệt cho bình và nước trong bình. Xem nước chỉ hóa hơi ở nhiệt độ sôi và nhiệt hóa hơi riêng của nước ở nhiệt độ đó là $2,26\cdot 10^6$ J/kg. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một nhóm học sinh thực hiện dự án chưng cất tinh dầu bạc hà bằng phương pháp "lôi cuốn hơi nước" với hệ thống như hình bên. Qui trình thực hiện như sau: Nước trong bình (2) nhận nhiệt từ nguồn nhiệt (1), hóa hơi và đi qua nguyên liệu (3), cuốn theo tinh dầu bạc hà; Hỗn hợp hơi nước - tinh dầu (4) đi qua ống dẫn (5) vào bình ngưng (6) được làm nguội và ngưng tụ thành hỗn hợp lỏng và thu vào bình chứa (7); Sau đó dùng kĩ thuật tách để lấy tinh dầu khỏi nước.

Nhóm sử dụng bình ngưng chứa 5,0 lít nước ban đầu ở 15,0 ℃ và không thay nước trong cả quá trình. Sau 4 giờ thì hoàn thành quá trình chưng cất, khi đó nước trong bình ngưng có nhiệt độ 40,0 ℃. Bỏ qua sự tỏa nhiệt của bình ngưng ra môi trường, khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của nước là $D_n=0,997g/c{\mathrm{m}}^3$; $c_n=4,180$ J/g.K. Các phát biểu sau đúng hay sai?

Một quạt hơi nước là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc bốc hơi nước tự nhiên để làm mát không khí. Lúc vận hành, cánh quạt quay tròn sẽ khởi tạo lực hút không khí đi vào máy qua 3 cửa hút gió. Ngay ở cửa lấy khí có bố trí tấm làm mát. Tấm làm mát này được thiết kế với hình thức như rất nhiều đường ống dẫn khí với mặt cắt như tổ ong. Tấm làm mát cũng có thể dẫn và thấm đẫm nước.

Khi không khí nóng bên ngoài luồn qua tấm làm mát đã có nước sẽ tạo ra hiện tượng bay hơi nước hoàn toàn tự nhiên ở trong các ống dẫn không khí. Nước lúc này đang từ thể lỏng sẽ chuyển đổi thành thể khí. Khi nước bay hơi, nhiệt lượng được lấy từ không khí xung quanh, làm giảm nhiệt độ không khí. Người ta dùng quạt hơi nước để làm mát một phòng kín, kích thước 4 m x 5 m x 4 m. Giả sử toàn bộ nhiệt lượng lấy từ không khí để làm bay hơi nước và nhiệt độ của nước luôn là 35 ℃. Biết lượng nước bay hơi từ quạt trong mỗi giây là 0,7 g; nhiệt hóa hơi của nước ở nhiệt độ 35 ℃ là $2,26\cdot 10^6$ J/kg; khối lượng riêng của không khí trong phòng là 1,2 $kg/{\mathrm{m}}^3$ và nhiệt dung riêng của không khí là 1005 J/(kg.K). Các phát biểu sau đúng hay sai?