Bài 5. Nhiệt nóng chảy riêng trang 15, 16, 17

5.1

Khi đo nhiệt độ của một chất đang nóng chảy,

A. ta có thể xác định nhiệt dung riêng của chất đó.

B. ta có thể xác định nhiệt nóng chảy riêng của chất đó.

C. ta có thể xác định được cả nhiệt dung riêng và nhiệt nóng chảy riêng của chất đó.

D. ta không thể xác định được nhiệt dung riêng hay nhiệt nóng chảy riêng của chất đó.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt độ nóng chảy

Lời giải chi tiết:

Khi đo nhiệt độ của một chất đang nóng chảy, ta chỉ có thể xác định được nhiệt độ nóng chảy của chất đó, chứ không thể xác định được nhiệt dung riêng hay nhiệt nóng chảy riêng.

Đáp án: D

5.2

Một bạn học sinh làm thí nghiệm với đầy đủ thiết bị để xác định được nhiệt nóng chảy riêng của một chất khi đã biết nhiệt dung riêng của chất đó trong trạng thái rắn và trạng thái lỏng. Hãy chỉ ra phương án thí nghiệm sai trong các phương án sau:

A. Bắt đầu thí nghiệm từ khi chất đó đang ở trạng thái rắn và kết thúc khi chất đó đã ở trạng thái lỏng.

B. Thực hiện thí nghiệm từ khi chất đó bắt đầu đạt đến nhiệt độ nóng chảy nhưng chưa nóng chảy và kết thúc khi nóng chảy hoàn toàn và vẫn đang ở nhiệt độ nóng chảy.

C. Bắt đầu thí nghiệm từ khi chất đó đang ở trạng thái rắn và kết thúc khi đã thấy đã có sự nóng chảy của chất đó.

D. Thực hiện thí nghiệm từ khi chất bắt đầu đạt đến nhiệt độ nóng chảy nhưng

chưa nóng chảy và kết thúc đo khi chất đó đã hoàn toàn ở trạng thái lỏng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm để xác định nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

Để xác định chính xác nhiệt nóng chảy riêng của một chất, cần đảm bảo rằng quá trình đo nhiệt lượng được thực hiện trong suốt quá trình nóng chảy hoàn toàn của chất đó. Phương án C không đáp ứng được yêu cầu.

Đáp án: C

5.3

Trong nhiều bài toán và thí nghiệm nghiên cứu về nhiệt, nhiệt lượng.... người ta hay chọn mốc đo là 0 °C vì

A. 0 °C là nhiệt độ chuẩn được các nhà khoa học công nhận.

B. 0 °C là nhiệt độ của nước đá đang tan và nhiệt nóng chảy riêng của nước đá khá lớn nên việc tạo ra và duy trì môi trường thực nghiệm tại 0 °C rất thuận lợi cho các thí nghiệm.

C. 0 °C là nhiệt độ trong môi trường ngăn đá của tủ lạnh (hoặc tủ đông) nên việc chọn mốc đo tại 0 °C rất thuận lợi cho các thí nghiệm.

D. 0 °C là nhiệt độ dễ tính toán.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về thí nghiệm nghiên cứu về nhiệt

Lời giải chi tiết:

0 °C là nhiệt độ của nước đá đang tan và nhiệt nóng chảy riêng của nước đá khá lớn nên việc tạo ra và duy trì môi trường thực nghiệm tại 0 °C rất thuận lợi cho các thí nghiệm.

Đáp án: B

5.4

Nhiệt nóng chảy riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó

A. nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.

B. nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.

C. nóng chảy hoàn toàn.

D. tính từ nhiệt độ mà chất đó bắt đầu nóng chảy tới nhiệt độ mà chất đó nóng

chảy hoàn toàn.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

Nhiệt nóng chảy riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy.

Đáp án: A

5.5

Trước đây, người ta thường sử dụng cầu chì để đàm bảo an toàn điện cho các gia đình. Hiện nay, cầu chì vẫn được sử dụng để bảo vệ một số thiết bị điện tử. Bộ phận chủ yếu của cầu chì là một dây chì có kích thước phù hợp được mắc nối tiếp để thay thế cho một đoạn dây dẫn trong mạch. Khi dòng điện tăng đột ngột (do chập điện, hiệu điện thế nguồn tăng bất thường...) thì cầu chì sẽ ngắt mạch điện. Hãy sử dụng Bảng 4.1 và Bảng 5.1 SGK để giải thích cho nguyên lí hoạt động trên của cầu chì.

Bảng 5.1. Nhiệt nóng chảy riêng của một số chất

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

Cầu chì có một đoạn dây chì được mắc nối tiếp để thay thế cho một đoạn dây dẫn trong mạch điện. Ta thấy nhiệt độ nóng chảy của chì rất thấp (Bảng 5.1) so với các kim loại khác thường dùng để làm dây dẫn điện, mặt khác nhiệt dung riêng và nhiệt nóng chảy riêng của chì cũng rất thấp. Khi dòng điện tăng đột ngột thì nhiệt lượng toả ra trên đoạn dây chì đó cũng tăng đột ngột, nhiệt lượng này sẽ nhanh chóng làm nóng chảy dây chì và làm ngắt mạch điện. Vì vậy người ta sử dụng cầu chì để bảo vệ mạch điện khi dòng điện tăng quá mức cho phép.

5.6

Khi đúc kim loại để tạo hình mong muốn như: vỏ máy, trục quay, xoong nồi,... người ta cần nấu chảy kim loại và đổ vào khuôn. Với nhiệt độ phòng thường được chọn là 300 K, hãy sử dụng Bảng 4.1 và Bảng 5.1 SGK để tính nhiệt lượng cần cung cấp khi

1. Đúc một chiếc nồi đồng nặng 2 kg

2. Đúc một chiếc nồi sắt nặng 2 kg.

3. Nhận xét, so sánh về kết quả tính được ở hai ý trên để giải thích cho sự xuất hiện sớm của đồ đồng trong lịch sử loài người.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt lượng

Lời giải chi tiết:

1. Chú ý: 300 °K ~ 27 °C.

Nhiệt lượng cần cung cấp khi đúc một chiếc nồi đồng nặng 2 kg là:

$$Q_2=\mathrm{2.380.}\left(1084-27\right)+{\mathrm{2.180.10}}^3=1163320(J)$$

2. Nhiệt lượng cần cung cấp khi đúc một chiếc nồi sắt nặng 2 kg là:

$$Q_2=\mathrm{2.440.}\left(1535-27\right)+{\mathrm{2.277.10}}^3=1881040\left(J\right)$$

3. Ta thấy rằng nhiệt lượng dùng để đúc một nồi đồng thấp hơn với đúc một nồi sắt cùng khối lượng, ngoài ra nhiệt độ nóng chảy của đồng cũng thấp hơn của sắt và nhiều kim loại khác. Do đó chế tạo đồ đồng sẽ đơn giản hơn, không đòi hỏi quá cao về nhiệt độ cũng như nhiệt lượng. Hợp kim đồng có độ cứng phù hợp cho việc sử dụng làm công cụ sản xuất cũng như đồ dùng khác. Vì vậy thời kì đồ đồng trong lịch sử loài người hình thành khá sớm.

5.7

Hàn thiếc là một phương pháp nối kim loại với nhau bằng một kim loại hay hợp kim trung gian (thiếc) gọi là vảy hàn. Trong quá trình nung nóng để hàn, vảy hàn sẽ nóng chảy trước trong khi vật hàn chưa nóng chảy hoặc nóng chảy với số lượng không đáng kể. Khi đó kim loại làm vảy hàn sẽ khuếch tán thẩm thấu vào trong kim loại vật hàn tạo thành mối hàn. Thiếc hàn là hợp kim thiếc – chì có nồng độ phù hợp với mục đích sử dụng. Ví dụ thiếc hàn 60 (60%Sn và 40%Pb) được sử dụng để hàn các dây dẫn hay mối nối trong mạch điện. Thiếc hàn phải có

A. nhiệt độ nóng chảy lớn để tránh nóng chảy mối hàn trong quá trình sử dụng.

B. nhiệt nóng chảy riêng lớn để tránh nóng chảy mối hàn trong quá trình sử dụng.

C. nhiệt độ nóng chảy và nhiệt nóng chảy riêng nhỏ hơn của kim loại vật hàn.

D. nhiệt độ nóng chảy và nhiệt nóng chảy riêng lớn hơn của kim loại vật hàn.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt độ nóng chảy và nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

Để đáp ứng các yêu cầu trên, thiếc hàn cần có:

– Nhiệt độ nóng chảy thấp hơn: Điều này giúp vảy hàn nóng chảy trước vật hàn, tạo điều kiện cho quá trình khuếch tán.

– Nhiệt nóng chảy riêng nhỏ hơn: Điều này có nghĩa là cần ít nhiệt lượng hơn để làm nóng chảy vảy hàn, giúp giảm thiểu nhiệt lượng truyền vào vật hàn và hạn chế nguy cơ làm nóng chảy vật hàn quá mức.

Đáp án: C

5.8

Khi muốn làm thí nghiệm để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất, chúng ta có thể chọn nước đá để thí nghiệm vì

A. nước đá có nhiệt độ nóng chảy ở mức an toàn và nhiệt độ nóng chảy riêng ở mức độ khá cao.

B. nhiệt nóng chảy riêng của nước đá thấp nên dễ đo.

C. nước đá có sẵn hơn các chất khác

D. nhiệt dung riêng của nước lỏng cao làm nhiệt độ sẽ tăng chậm nên dễ đo.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt độ nóng chảy và nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

Khi muốn làm thí nghiệm để xác định nhiệt nóng chảy riêng của một chất, chúng ta có thể chọn nước đá để thí nghiệm vì nước đá có nhiệt độ nóng chảy ở mức an toàn và nhiệt độ nóng chảy riêng ở mức độ khá cao.

Đáp án: A

5.9

Trong thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá như SGK, việc sử dụng công thức ${\lambda }_{H_{2}O}=\frac{P({\tau }_N-{\tau }_M)}{m}$ làm cho giá trị của nhiệt nóng chảy riêng đo được

A. nhỏ hơn thực tế vì chưa tính đến hao phí nhiệt.

B. lớn hơn thực tế vì chưa tính đến hao phí nhiệt.

C. lớn hơn thực thể do khối lượng nước đá giảm dần khi nóng chảy.

D. nhỏ hơn thực tế vì khối lượng nước đá tăng lên khi chuyển sang trạng thái lỏng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

Trong thí nghiệm xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá như SGK, việc sử dụng công thức ${\lambda }_{H_{2}O}=\frac{P({\tau }_N-{\tau }_M)}{m}$ làm cho giá trị của nhiệt nóng chảy riêng đo được lớn hơn thực tế vì chưa tính đến hao phí nhiệt.

Đáp án: B

5.10

Trong thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá như SGK, người ta sử dụng 0,6 kg nước đá. Oát kế đo được là 930 W. Đồ thị thực nghiệm đo được như Hình 5.1.

1. Hãy xác định thời gian để nước đá tan hoàn toàn.

2. Hãy tính nhiệt nóng chảy riêng của nước đá.

3. Nếu hao phí nhiệt lượng là 2%, hãy tính lại nhiệt nóng chảy riêng của nước đá.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về nhiệt nóng chảy riêng

Lời giải chi tiết:

1. Thời gian để nước đá tan hoàn toàn theo đồ thị là 220 s.

2. Nhiệt độ nóng chảy riêng của nước đá tính được là:

${\lambda }_{H_{2}O}=\frac{P({\tau }_N-{\tau }_M)}{m}=\frac{930.220}{0,6}=341000\left(J/kg\right)$

3. Xét đến cả hao phí năng lượng thì nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng:

${\lambda }_{H_{2}O}=\frac{P({\tau }_N-{\tau }_M)H}{m}=\frac{\mathrm{930.220.98}\%}{0,6}=334180\left(J/kg\right)$