Tiêu đề Chủ đề 6. NHIỆT HÓA HƠI RIÊNG - HS.Image.Marked.pdf ✅

CHỦ ĐỀ 6: NHIỆT HÓA HƠI RIÊNG I – TÓM TẮT LÝ THUYẾT & CÁC DẠNG BÀI TẬP 1. Khái niệm nhiệt hóa hơi riêng 1.1. Hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt khi một lượng chất lỏng hóa hơi ở nhiệt độ không đổi. XÁC ĐỊNH NHIỆT LƯỢNG CẦN CUNG CẤP CHO QUÁ TRÌNH HÓA HƠI CỦA CHẤT LỎNG + Mô tả: Xét khối nước lỏng có khối lượng m được đun nóng bởi nguồn nhiệt. Khi nhiệt độ đạt xấp xỉ 100°C ở điều kiện tiêu chuẩn, nước bắt đầu sôi. + Nhận xét: - Trong quá trình sôi, nhiệt độ của chất lỏng hầu như không đổi; - Với cùng một chất lỏng, khối lượng khác nhau thì nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình hóa hơi khác nhau; - Với các chất lỏng khác nhau, cùng khối lượng thì nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình hóa hơi khác nhau. + Kết luận: - Thí nghiệm cho thấy nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lỏng hóa hơi ở nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào khối lượng và bản chất của chất lỏng. ⟹ Hệ thức tính nhiệt lượng cần cung cấp cho một lượng chất lỏng hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ không đổi: Trong đó: Q là nhiệt lượng cần truyền cho chất lỏng (J); m là khối lượng của chất lỏng (kg); L được gọi là nhiệt hóa hơi riêng của chất lỏng, đặc trưng cho mỗi chất lỏng khác nhau (J/kg). 1.2. Định nghĩa nhiệt hóa hơi riêng Từ biểu thức (1), ta thu được: Định nghĩa: Nhiệt hóa hơi riêng của một chất lỏng là nhiệt lượng cần để làm cho một kilogram chất lỏng đó hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi. Lưu ý: Chất lỏng có thể hóa hơi ở các nhiệt độ khác nhau. Thường thì nhiệt hóa hơi riêng của một chất tăng khi nhiệt độ giảm. Ví dụ: nhiệt hóa hơi của nước ở 100°C là 2,26.106 J/kg, ở nhiệt độ 50°C là 2,39.106 J/kg. Q = L.m (1) L = Q m (2)

2.5. Kết quả thí nghiệm. Ghi nhận kết quả thí nghiệm vào bảng sau: Thời gian t (s) 0 120 240 360 480 600 720 840 Công suất P(W) Khối lượng m (kg) Từ kết quả thí nghiệm thu được: - Vẽ đồ thị khối lượng m theo t - Vẽ đường thẳng đi gần các điểm thực nghiệm nhất - Tính công suất trung bình của dòng điện qua điện trở của nhiệt lượng kế. P = P1 + ... + Pn n - Tính nhiệt hoá hơi riêng của nước theo công thức L = Q m = P.(tQ ― tP) mP ― mQ Trong đó: + P.(tQ ― tP): nhiệt lượng do dòng điện qua điện trở toả ra trong thời gian tQ ― tP + mP ― mQ : Khối lượng nước đã hoá hơi trong thời gian trên - Xác định sai số của phép đo nhiệt hoá hơi riêng của nước.
3. Các dạng bài tập về nhiệt hóa hơi riêng DẠNG I. TÍNH NHIỆT LƯỢNG CẦN CUNG CẤP ĐỂ CHẤT LỎNG HÓA HƠI TẠI NHIỆT ĐỘ SÔI Ví dụ 1: Một ấm điện chứa 1,5 kg nước đang ở nhiệt độ 100°C. Biết nhiệt hóa hơi riêng của nước trong ấm là 2,26.106 J/kg và toàn bộ nhiệt lượng mà bếp cung cấp đều được truyền cho quá trình hóa hơi của nước. Tính nhiệt lượng cần thiết để làm cạn hết nước trong bình. Hướng dẫn giải Để nước trong bình cạn hết, nước sẽ chuyển thành hơi nước. Nhiệt lượng cần thiết để làm cạn hết nước trong bình: Q = m.L = 1,5 × 2,26.106 = 3,39.106 J = 3,39 MJ. Ví dụ 2: Rượu etylic có nhiệt hóa hơi riêng là 0,9.106 J/kg và khối lượng riêng là D = 0,8 kg/lít. Tính nhiệt lượng cần thiết để 10 lít rượu etylic hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi. Hướng dẫn giải Khối lượng của rượu etylic đang xét: m = D.V = 0,8 × 10 = 8 kg; Nhiệt lượng cần thiết để rượu etylic hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi: Q = m.L = 8 × 0,9.106 = 7,2.106 J = 7,2 MJ. DẠNG II. TÍNH NHIỆT LƯỢNG CẦN CUNG CẤP ĐỂ CHẤT LỎNG HÓA HƠI TẠI MỘT NHIỆT ĐỘ BẤT KÌ. Ví dụ 3 (KNTT): Tính nhiệt lượng cần thiết để làm cho 10 kg nước ở 25°C chuyển hoàn toàn thành hơi ở 100°C. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K; nhiệt hóa hơi riêng của nước ở 100°C là 2,26.106 J/kg. Hướng dẫn giải Sơ đồ chuyển hóa trong quá trình này: Nước (L;25°C) Giai đoạn 1: Tăng nhiệt độ Nước (L;100°C) Giai đoạn 2: Hóa hơi Hơi nước (K;100°C) Nhiệt lượng cần cung cấp trong giai đoạn 1: Q1 = m.c.∆t = 10 × 4200 × (100 ― 25) = 3,15.106 J; Nhiệt lượng cần cung cấp trong giai đoạn 2: Q2 = m.L = 10 × 2,26.106 = 22,6.106 J; Tổng nhiệt lượng cần cung cấp trong quá trình này: Q = Q1 + Q2 = 3,15.106 + 22,6.106 = 25,75.106 J. DẠNG III. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN NHIỆT LƯỢNG CẦN CUNG CẤP ĐỂ CHẤT LỎNG HÓA HƠI, CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT CỦA BẾP. Ví dụ 4 (Phát triển từ câu hỏi sách Vật lí 12 - KNTT): Một ấm điện công suất 1000W, trong bình chứa 300g nước ở nhiệt độ ban đầu là 20°C ở áp suất tiêu chuẩn. Lấy nhiệt dung riêng và nhiệt hóa hơi riêng của nước là c = 4,2.103 J/kg.K và L = 2,26.106 J/kg. Xem như toàn bộ nhiệt lượng mà bếp cung cấp đều được truyền cho quá trình hóa hơi của nước. a) Tính thời gian cần thiết để đun sôi 300g nước đó. b) Nếu để nước trong ấm sôi thêm 2 phút thì lượng nước còn lại trong ấm là bao nhiêu? Hướng dẫn giải Sơ đồ chuyển hóa trong quá trình này: