Câu hỏi:

Áp dụng nguyên tắc cân bằng nhiệt: $Q_{\text {tỏa }}=Q_{\text {thu }}$. $t_0=20^{\circ} \mathrm{C}, t_{\mathrm{cb}}=26^{\circ} \mathrm{C}, \Delta t=6 \mathrm{~K}$.

1. Nhiệt lượng thu vào $\left(Q_{\text {thu }}\right)$:

$Q_{\text {thu }}=\left(m_{\text {thép }} c_{\text {thép }}+m_{\text {nước }} c_{\text {nước }}\right) \cdot \Delta t$

$Q_{\text {thu }}=(0,15 \cdot 460+0,7 \cdot 4180) \cdot 6=21570 \mathrm{~J}$

2. Nhiệt độ lò nung ($t_{\text {lò }}$): $Q_{\text {tỏa }}=m_{\text {sắt }} c_{\text {sắt }}\left(t_{\text {lò }}-t_{\mathrm{cb}}\right)$

$0,05 \cdot 460 \cdot\left(t_{\text {lò }}-26\right)=21570 \Rightarrow 23 \cdot\left(t_{\text {lò }}-26\right)=21570$

$t_{\text {lò }}=\frac{21570}{23}+26 \approx \mathbf{9 6 3}, \mathbf{8 3}^{\circ} \mathrm{C}$

Tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng nước và ấm nhôm đến $100^\circ C$:

- Nhiệt lượng làm nóng nước: $Q_1 = m_{nước} \cdot c_{nước} \cdot (T_2 - T_1) = 2 \cdot 4200 \cdot (100 - 23) = 2 \cdot 4200 \cdot 77 = 646800 J$

- Nhiệt lượng làm nóng ấm nhôm: $Q_2 = m_{nhôm} \cdot c_{nhôm} \cdot (T_2 - T_1) = 0,65 \cdot 880 \cdot (100 - 23) = 0,65 \cdot 880 \cdot 77 = 44044 J$

Tính nhiệt lượng cần thiết để hóa hơi $400 g$ nước ở $100^\circ C$:

- $Q_3 = m_{hơi} \cdot L = 0,4 \cdot 2,3 \times 10^6 = 920000 J$

Tính tổng nhiệt lượng thực tế thu vào (có ích):

- $Q_{thu} = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 646800 + 44044 + 920000 = 1610844 J$

Tính tổng nhiệt lượng mà bếp điện cung cấp (toàn phần):

- Do hiệu suất $H = 80\%$, ta có $Q_{thu} = H \cdot Q_{bếp}$.

- Vậy $Q_{bếp} = \frac{Q_{thu}}{H} = \frac{1610844}{0,8} = 2013555 J$

Tính công suất của bếp điện:

- $P = \frac{Q_{bếp}}{t} = \frac{2013555}{2400} \approx 838,98 W$

A. Có hai cách làm thay đổi nội năng của vật là thực hiện công và truyền nhiệt

Đáp án: Đúng.

Giải thích: Đây là nội dung của Định luật 1 Nhiệt động lực học. Nội năng ($\Delta U$) của một hệ kin thay đổi bằng tổng công $(A)$ mà hệ nhận được và nhiệt lượng $(Q)$ mà hệ nhận được ($\Delta U=A+Q$).

B. Công và nhiệt lượng là hai dạng cụ thể của nội năng

Đáp án: Sai.

Giải thích: Nội năng là năng lượng dự trữ bên trong vật. Công và Nhiệt lượng là hai quá trình (hai cách) để truyền hay trao đổi năng lượng (nội năng) giữa vật và môi trường, chúng không phải là dạng của nội năng.

C. Khi xoa hai bàn tay vào nhau, nội năng của hai bàn tay tăng là do sự truyền nhiệt

Đáp án: Sai.

Giải thích: Nội năng tăng (tay nóng lên) là do sự thực hiện công cơ học (ma sát) chuyển hóa thành nhiệt năng. Đây là sự thay đổi nội năng bằng cách thực hiện công, không phải bằng truyền nhiệt.

D. Nội năng của một chiếc yên xe đạp khi để ngoài trời nắng tăng lên là do sự truyền nhiệt.

Đáp án: Đúng.

Giải thích: Yên xe hấp thụ nhiệt lượng (Q>0) từ bức xạ mặt trời và không khí nóng xung quanh, làm tăng nhiệt độ và nội năng của vật. Đây là hình thức thay đổi nội năng bằng truyền nhiệt.

A. Vì đó là giới hạn tối đa trong sự dãn nở vì nhiệt của thuỷ ngân

Đáp án: Sai.

Giải thích: Thủy ngân sôi ở 357^∘C và đông đặc ở −39^∘C. Phạm vi 35^∘C đến 42^∘C chỉ là một khoảng rất nhỏ so với giới hạn dãn nở của nó.

B. Vì thân nhiệt bình thường của con người nằm trong khoảng này

Đáp án: Đúng.

Giải thích: Nhiệt kế y tế được thiết kế chuyên dụng để đo chính xác trong khoảng nhiệt độ mà cơ thể người hoạt động (thường là 35^∘C đến 42^∘C), giúp dễ dàng theo dõi tình trạng sức khỏe.

C. Vì nhiệt độ cao hơn 42^∘C thì thể tích thuỷ ngân biến thiên không còn tuyến tính

Đáp án: Sai.

Giải thích: Sự biến thiên thể tích theo nhiệt độ (dãn nở vì nhiệt) của thủy ngân vẫn là tuyến tính (hoặc gần tuyến tính) trong một phạm vi rất rộng, vượt xa 42^∘C.

D. Vì nhiệt độ thấp hơn 35^∘C thì thể tích thuỷ ngân biến thiên không còn tuyến tính

Đáp án: Sai.

Giải thích: Tương tự ý C, tính tuyến tính của sự dãn nở vẫn được duy trì. Phạm vi đo hẹp là do mục đích sử dụng.

A. Ngăn đông của tủ lạnh

Đáp án: Sai.

Giải thích: Ngăn đông có thể đạt nhiệt độ thấp hơn 0∘C, không phải là môi trường chuẩn để xác định điểm 0∘C.

B. Ngọn lửa của bếp gas

Đáp án: Sai.

Giải thích: Ngọn lửa bếp gas có nhiệt độ rất cao, được dùng để xác định điểm sôi của các chất có nhiệt độ sôi cao, không phải điểm đông đặc (0∘C) của nước.

C. Nước đá đang tan chảy

Đáp án: Đúng.

Giải thích: Điểm đông đặc của nước tinh khiết (nhiệt độ của nước đá đang tan chảy) ở áp suất tiêu chuẩn (1 atm) được quy ước là 0∘C trong thang nhiệt Celsius.

D. Nước sôi

Đáp án: Sai.

Giải thích: Nước sôi ở áp suất tiêu chuẩn là điểm chuẩn để xác định vạch 100∘C trong thang Celsius.