Bài 16: Định luật Jun - Len - xơ
Lý thuyết
Mục lục
* * * * *
Bài 1 (SGK trang 47)
Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 80Ω và cường độ dòng điện qua bếp khi đó là I = 2,5A.
a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1s.
b) Dùng bếp điện để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu là 25oC thì thời gian đun nước là 20 phút. Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là có ích, tính hiệu suất của bếp. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K.
c) Mỗi ngày sử dụng bếp điện này 3 giờ. Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng bếp điện đó trong 30 ngày, nếu giá 1kW.h là 700 đồng.
Hướng dẫn giải
a) Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1s là Q = I2Rt = 2,52.80.1 = 500 J.
(Cũng có thể nói công suất tỏa nhiệt của bếp là P = 500W).
b) Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút là Qtp = Q.20.60 = 600000 J.
Nhiệt lượng cần để đun sôi lượng nước đã cho là
Qi = cm(t2 – t1) = 4200.1,5.(100-25) = 472500 J
Hiệu suất của bếp là: H = = 78,75 %.
c) Lượng điện năng mà bếp tiêu thụ trong 30 ngày (theo đơn vị kW.h) là:
A = Pt = 500.30.3 = 45000 W.h = 45 kW.h
Tiền điện phải trả là: T = 45.700 = 315000 đồng
Bài 2 (SGK trang 48)
Một ấm điện có ghi 220V - 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu 20oC. Hiệu suất của ấm là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước đước coi là có ích.
a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước trên, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K.
b) Tính nhiệt lượng mà ấm điện tỏa ra khi đó.
c) Tính thời gian đun sôi lượng nước trên.
Hướng dẫn giải
a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước trên là:
Qi = cm(t2 – t1) = 4200.2.(100-20) = 672000 J
b) Nhiệt lượng mà ấm đã tỏa ra khi đó là:
Từ công thức H = => Qtp =
= 746700 J
c) Thòi gian đun sôi lượng nước trên là:
Từ công thức Qtp = A = Pt, ta tìm được t = ≈ 747 s
Bài 3 (SGK trang 48)
Đường dây dẫn từ mạng điện chung tói một gia đình có chiều dài tổng cộng là 40m và có lõi đồng vói tiết diện là 0,5mm2. Hiệu điện thế ở cuối đường dây (tại nhà) là 220V. Gia đình này sử dụng các đèn dây tóc nóng sáng có tổng công suất là 165W trung bình 3 giờ mỗi ngày. Biết điện trở suất của đồng là 1,7.10-8 Ω.m.
a) Tính điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình.
b) Tính cường độ dòng điện chạy trong đường dây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên đây.
c) Tính nhiệt lượng tỏa ra trên đường dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kW.h.
Hướng dẫn giải
a) Điện trở của toàn bộ đường dây dẫn từ mạng điện chung tới gia đình là:
Từ công thức R = = 1,7.10-8.
= 1,36 Ω.
b) Cường độ dòng điện chạy trong đường đây dẫn khi sử dụng công suất đã cho trên đây là:
Từ công thức P = UI, suy ra I = = 0,75 A.
c) Nhiệt lượng tỏa ra trên đường dây dẫn này trong 30 ngày theo đơn vị kW.h là:
Q = I2Rt = 0,752.30.3.1,36 = 68,9 W.h ≈ 0,07 kW.h.
Câu C5 (SGK trang 45)
Một ấm điện có ghi 220V - 1 000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu là 20oC. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, tính thời gian đun sôi nước. Biết nhiệt dung riêng của nước 4 200J/kg.K.
Hướng dẫn giải
Ấm điện được dùng hiệu điện thế đúng bằng hiệu điện thế định mức nên công suất P của nó cũng chính bằng công suất định mức (1000W).
Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng vỏ ấm và nhiệt lượng tỏa vào môi trường, nên nhiệt lượng Q để đun sôi nước sẽ chính bằng lượng điện năng A mà ấm đã tiêu thụ. Ta có A = Q, tức là Pt = cm(t2 – t1), từ đó suy ra
t = = 672 s.
Câu C4 (SGK trang 45)
Hãy giải thích điều nêu ra trong phần mở đầu của bài: Tại sao với cùng một dòng điện chạy qua thì dây tóc bóng đèn nóng lên tới nhiệt độ cao, còn dây nối với bóng đèn hầu như không nóng lên?
Hướng dẫn giải
Dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và dây nối đều có cùng cường độ vì chúng được mắc nối tếp nhau. Theo định luật Jun - Len-xơ, nhiệt lượng tỏa ra ở dây tóc và dây nối tỉ lệ với điện trở của từng đoạn dây. Dây tóc có điện trở lớn nên nhiệt lượng tỏa ra nhiều, do đó dây tóc nóng lên tới nhiệt độ cao và phát sáng. Còn dây nối có điện trở nhỏ nên nhiệt lượng tỏa ra ít và truyền phần lớn cho môi trường xung quanh, do đó dây nối hầu như không nóng lên và có nhiệt độ gần như nhiệt độ của môi trường.
Câu C1, C2, C3 (SGK trang 44)
|
Hình 16.1 mô tả thí nghiệm xác định điện năng sử dụng và nhiệt lượng tỏa ra. Khối lượng nước m1 = 200g được đựng trong bình bằng nhôm có khối lượng m2 = 78g và được đun nóng bằng một dây điện trở. Điều chỉnh biến trở để ampe kế chỉ I = 2,4A và kết hợp với chỉ số của vôn kế biết được điện trở của dây là R = 5Ω. Sau thời gian t = 300s, nhiệt kế cho biết nhiệt độ tăng Δt = 9,5oC. Biết nhiệt dung riêng của nước là c1 = 4200J/kg.K và của nhôm là c2 = 880J/Kg.K C1 - Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên. C2 - Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó. C3 - Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh. |
 |
Hướng dẫn giải
C1: Hãy tính điện năng A của dòng điện chạy qua dây điện trở trong thời gian trên.
Trả lời:
+ Điện năng A = I2Rt = (2,4)2.5.300 = 8640 J.
C2: Hãy tính nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được trong thời gian đó.
Trả lời:
+ Nhiệt lượng Q mà nước và bình nhôm nhận được: Q = Q1 + Q2 ; trong đó
Nhiệt lượng nước nhận được Q1 = c1m1 ∆to = 4200.0,2.9,5 = 7980 J.
Nhiệt lượng bình nhôm nhận được Q2 = c2m2 ∆to = 880.0,078.9,5 = 652 J.
Vậy Q = 7980 + 652 = 8632 J.
C3: Hãy so sánh A với Q và nêu nhận xét, lưu ý rằng có một phần nhỏ nhiệt lượng truyền ra môi trường xung quanh.
Trả lời:
+ So sánh: ta thấy A lớn hơn Q một chú. Điện năng tiêu thụ đã có một ít biến thành nhiệt lượng được truyền ra môi trường xung quanh.
Có thể bạn quan tâm
Có thể bạn quan tâm
