Giải Lý 10 SGK nâng cao Chương 7 Bài 55 Sự chuyển thể. Sự nóng chảy và đông đặc

Thả một cục nước đá có khối lượng 30g ở 0^oC vào cốc nước chứa 0,2l nước ở 20^oC. Bỏ qua nhiệt dung của cốc. Hỏi nhiệt độ cuối của cốc nước?

A. 0^oC

B. 5^oC

C. 7^oC

D. 10^oC

Cho biết c_nước = 4,2 J/kg; ρ_nước = 1 g/cm³; λ_{nước đá} = 334 J/kg

Hướng dẫn giải:

Gọi t là nhiệt độ cuối của cốc nước \({0^0}C\).

• Lượng nhiệt thu để nóng chảy 30g đá:

\({Q_2} = \lambda {m_2} = 334.30 = 10020(J)\)

• Lượng nhiệt thu để nâng nhiệt độ của 30g nước ở \({0^0}C\) đến t :

\({Q'_2} = {m_2}ct = 30.4,2t\)

• Lượng nhiệt tỏa ra từ \(0,2l = 200g\) nước ở \({20^0}C\) để giảm nhiệt độ xuống t:

\(\begin{array}{l} {Q_1} = {m_1}c(20 - t)\\ = 200.4,2.20 - 200.4,2.t\\ = 16800 - 840t \end{array}\)

• Khi đạt cân bằng thì :

\(\begin{array}{l} {Q_1} = {Q_2} + Q_2^\prime \\ \Leftrightarrow 16800 - 840t = 10020 + 126t\\ \Rightarrow t \approx {7^ \circ }C \end{array}\)

Chọn đáp án C.

---

Có một tảng băng đang trôi trên biển. Phần nhô lên của tảng băng ước tính là 250.10³ m³. Vậy thể tích phần chìm dưới nước biển là bao nhiêu? Cho biết thể tích riêng của băng là 1,11 l/kg và khối lượng riêng của nước biển là 1,05 kg/l.

Hướng dẫn giải:

Tảng băng nằm cân bằng dưới nuốc dưới tác dụng của 2 lực: Trọng lực \(\vec P\) và lực đẩy Ácsiméc \(\vec F\).

Gọi x là thể tích băng chìm thì: \(F = \rho xg = 1050xg(N)\)

Thể tích của cả tảng băng: \(V = x + 250000\left( {{m^3}} \right)\)

Khối lượng của tảng băng

\(m = \frac{V}{{1,{{11.10}^{ - 3}}}} = \frac{{x + 250000}}{{1,{{11.10}^{ - 3}}}}(kg)\)$$

Trọng lượng tảng băng:

\(P = mg = \frac{{x + 250000}}{{1,{{11.10}^{ - 3}}}}.g\)$$

Điều kiện cân bằng:

\(\begin{array}{l} P = F\\ \Leftrightarrow \frac{{x + 250000}}{{1,{{11.10}^{ - 3}}}} = 1050x\\ \Leftrightarrow x + 250000 = 1,1655x\\ \Rightarrow x = 1510574({m^3}) \approx 1,{51.10^6}{m^3} \end{array}\)

---

Để xác định gần đúng nhiệt lượng phải cung cấp cho 1kg nước hóa thành hơi khi sôi (ở 100^oC) một em học sinh đã làm thí nghiệm sau. Cho 1l nước (coi là 1kg nước) ở 10^oC vào ấm rồi đặt lên bếp điện để đun. Theo dõi thời gian đun em học sinh có ghi chép số liệu sau đây:

- Để đun nóng từ 10^oC đến 100^oC cần 18 min.

- Để cho 200g nước trong ấm thành hơi khi đun sôi cần 23 min.

Từ thí nghiệm trên hãy tính nhiệt lượng cần phải cung cấp cho 1kg nước hóa thành hơi ở nhiệt độ sôi 100^oC. Bỏ qua nhiệt dung của ấm, biết nhiệt dung riêng của nước là 4,18.10³J/kg K.

Hướng dẫn giải:

Nhiệt lượng bếp cấp cho 1 nước  để nâng nhiệt độ từ \({{{10}^o}C}\) đến \({{{100}^o}C}\) là:

\(\begin{array}{l} {Q_1} = mc{\rm{\Delta }}{t_1}\\ = 1000.4,2.(100 - 10)\\ = 37,{8.10^4}J = 0,{378.10^6}J \end{array}\)

Công suất tỏa nhiệt của bếp:  \(P = \frac{{{Q_1}}}{{{t_1}}}\)

Nhiệt lượng cần để hóa hơi 200g nước sôi là:

\({Q_2} = P{t_2} = \frac{{{Q_1}}}{{{t_1}}}{t_2} = 0,{483.10^6}(J)\)

Nhiệt lượng cần để hóa hơi 1l  nước sôi là:

\(Q = 5{Q_2} = 2,{415.10^6}(J)\)

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 10 Chương 7 Bài 55 Sự chuyển thể. Sự nóng chảy và đông đặc được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 10 học tập thật tốt!