Giải bài tập SBT Vật Lí 8 Bài 26: Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

Trong các mệnh đề có sử dụng cụm từ “năng suất tỏa nhiệt” sau đây, mệnh đề nào đúng?

A. Năng suất tỏa nhiệt của động cơ nhiệt.

B. Năng suất tỏa nhiệt của nguồn điện.

C. Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu.

D. năng suất tỏa nhiệt của một vật. 

Phương pháp giải

Khi nói đến năng suất tỏa nhiệt thì đó chính là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

Hướng dẫn giải

- Vì năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu là đại lượng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn.

- Chọn C

Hãy dựa vào bản đồ tiêu thụ, khai thác và dự trữ dầu ở hình bên dưới để chọn câu trả lời đúng cho các câu hỏi dưới đây:

Nếu duy trì mức độ khai thác dầu trong bản đồ thì khu vực nào trên thế giới có nguy cơ cạn kiệt nguồn dự trữ dầu trong 10 năm tới?

A. Trung Đông

B. Đông Nam Á.

C. Bắc Mĩ

D. Châu Âu 

Phương pháp giải

Khi lượng tiêu thụ nhiên liệu nhiều mà lượng dự trữ dầu ít thì có nguy cơ cạn kiệt 

Hướng dẫn giải

- Vì vùng Bắc Mĩ sản xuất ít mà lượng tiêu thụ nhiều trong đó lượng dự trữ dầu ít.

- Chọn C

Người ta dùng bếp dầu hỏa đun sôi 2 lít nước từ 20^oC đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5kg. Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết chỉ có 30% nhiệt lượng do dầu hỏa ra làm nóng nước và ấm.

Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, của nhôm là 880J/kg.K, năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10⁶ J/kg 

Phương pháp giải

- Áp dụng công thức: 

Q=mc(t_sau-t_truoc) để tính nhiệt lượng tỏa và thu

- Áo dụng phương trình cân bằng nhiệt:

Q = Q₁+ Q₂ để tìm khối lượng nhiên liệu với Q_tp  = m.q =Q.1/ 30%

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng cần đế đun nóng nước

Q₁ = m₁C₁(t₂ - t₁) = 2.4200(100 - 20) = 672 000J

- Nhiệt lượng cần đế đun nóng ấm

Q₂ = m₂C₂(t₂ - t₁) = 0,5.880.(100 - 20) = 35 200 J

- Nhiệt lượng do dầu hỏa tỏa ra để đun nóng ấm và nước:

Q = Q₁+ Q₂ = 707 200J

- Tổng nhiệt lượng do dầu tỏa ra:

\({Q_{tp}} = \frac{{100}}{{30}}Q = \frac{{100}}{{30}}.707200 = 2357333J\)

Vì Q_tp  = m.q 

⇒ \(m = \frac{{{Q_{tp}}}}{q} = \frac{{2357333}}{{{{46.10}^6}}} \approx 0,05kg\)

Dùng một bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nước từ 15^oC thì mất 10 phút. Hỏi mỗi phút phải dùng bao nhiêu dầu hỏa? Biết rằng chỉ có 20% nhiệt lượng do dầu hỏa tỏa ra làm nóng nước.

Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4190J/kg.K và năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10⁶ J/kg. 

Phương pháp giải

- Tính nhiệt lượng cung cấp theo công thức:

Q₁ = m₁C₁(t₂ - t₁)

- Khối lượng nhiên liệu đươc tính theo công thức:

\(m = \frac{{{Q_{tp}}}}{q} \) với Q_tp=Q.1/H

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước

Q₁ = m₁C₁(t₂ - t₁)  = 2.4190.(100 - 15) = 712 300J

- Nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra:

 \({Q_{tp}} = \frac{{100Q}}{{40}} = 1780750J\)$$

- Nhiệt lượng này do dầu cháy trong 10 phút tỏa ra.

Vậy khối lượng do dầu dầu cháy trong 10 phút là:

\(m = \frac{{{Q_{tp}}}}{q} = \frac{{1780.750}}{{{{46.10}^6}}} \approx 0,0387kg\)

- Lượng dầu cháy trong 1 phút:

m’ = 0,00387kg ≈ 4g

Tính hiệu suất của một bếp dầu, biết rằng phải tốn 150g dầu mới đun sôi được 4,5 lít nước ở 20^oC. 

Phương pháp giải

Tính nhiệt lượng đun nước theo công thức:

Q=mc(t_sau-t_truoc) 

- Tính nhiệt lượng toàn phần theo công thức: Q=m.q

- Hiệu suất được tính bằng: H=Q/Q_tp

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng dùng để đun sôi nước (nhiệt lượng có ích)

Q = m₂C₂(t₂ - t₁)  = 4200.4,5 (100 - 20) = 1512 000 J

- Nhiệt lượng toàn phần do dầu hỏa tỏa ra:

Q_tp  = m₁.q₁ = 0,15. 44. 106 = 6,6. 106 J

- Hiệu suất của bếp:

\(H = \frac{Q}{{{Q_{tp}}}} = \frac{{1512000}}{{6.600000}} \approx 0,23 \approx 23{\rm{\% }}\)

Một bếp dùng khí đốt tự nhiên có hiệu suất 30%. Hỏi phải dùng bao nhiêu khí đốt để đun sôi 3 lít nước ở 30^oC? Biết rằng năng suất tỏa nhiệt của khí đốt tự nhiên là 44.10⁶ J/kg. 

Phương pháp giải

- Tính nhiệt lượng cung cấp theo công thức:

Q₁ = m₁C₁(t - t₁)

- Khối lượng nhiên liệu đươc tính theo công thức:

\(m = \frac{{{Q_{tp}}}}{q} \) với Q_tp=Q /H

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng dùng để đun sôi nước là:

Q₁ = m₁C₁(t - t₁) = 3.4200.(100 – 30) = 882000J

- Nhiệt lượng toàn phần do khí đốt tỏa ra là:

\(\begin{array}{l} H = \frac{{{Q_1}}}{{{Q_{tp}}}}\\ \Rightarrow {Q_{tp}} = \frac{{{Q_1}}}{H} = 2940000J \end{array}\)

- Lượng khí đốt cần dùng là:

\(m = \frac{{{Q_{tp}}}}{q} = \frac{{2940000}}{{{{44.10}^6}}} \approx 0,07kg\)

Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu cho biết

A. phần nhiệt lượng chuyển thành công cơ học khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn.

B. phần nhiệt lượng không được chuyển thành công cơ học khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn.

C. nhiệt lượng tỏa ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn

D. tỉ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công cơ học và phần nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn. 

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa của năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

Hướng dẫn giải

- Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn.

- Chọn C

Nếu năng suất tỏa nhiệt của củi khô là 10.10⁶J/kg thì 1 tạ củi khô khi cháy hết tỏa ra một nhiệt lượng là

A. 10⁶ kJ

B. 10.10⁸ kJ

C. 10.10⁹kJ

D. 10.10⁶kJ 

Phương pháp giải

Áp dụng công thức: Q=m.q để tính nhiệt lượng tỏa ra của nhiên liệu

Hướng dẫn giải

- Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy 1 tạ củi khô là:

Q = m.q = 100. 10.10⁶ = 10.10⁸ J = 10⁶ kJ

- Chọn A

Để đun sôi một lượng nước bằng bếp dầu có hiệu suất 30%, phải dùng hết 1 lít dầu. Để đun sôi cũng lượng nước trên với bếp dầu có hiệu suất 20%, thì phải dùng

A. 2 lít dầu

B. 2/3 lít dầu

C. 1,5 lít dầu

D. 3 lít dầu 

Phương pháp giải

Tính lượng nước theo cách sau:

- Dựa vào phương trình cân bằng nhiệt của dầu và nước:

H₁.Q_tp1=H₂.Q_tp2 với Q_tp=m.q

- Tìm được khối lượng nước là: m₂=1,5m₁

Hướng dẫn giải

- Ta có:

\(\begin{array}{l} {H_1} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{{Q_{tp1}}}}\\ {H_2} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{{Q_{tp2}}}}\\ \Leftrightarrow {H_1}.{Q_{tp1}} = {H_2}.{Q_{tp2}}\\ \Rightarrow 0,3{m_1}.q = 0,2.{m_2}.q\\ \Leftrightarrow {m_2} = \frac{{0,3}}{{0,2}} = 1,5{m_1} \end{array}\)

- Chọn C.

Khi dùng lò hiệu suất H₁ để làm chảy một lượng quặng, phải đốt hết m₁ kilôgam nhiên liệu có năng suất tỏa nhiệt q₁. Nếu dùng lò có hiệu suất H₂ để làm chảy lượng quặng trên, phải đốt hết m2 = 3.m₁ kilôgam nhiên liệu có năng suất tỏa nhiệt q₂ = 0,5.q₁. Công thức quan hệ giữa H₁ và H₂ là

A. H₁ = H₂

B. H₁ = 2H₂

C. H₁ = 3H₂

D. H₁ = 1,5H₂ 

Phương pháp giải

Từ phương trình cân bằng nhiệt:

H₁.Q_tp1=H₂.Q_tp2 với Q_tp=m.q

tìm được công thức quan hệ giữa H₁ và H₂ là: H₁=1,5H₂

Hướng dẫn giải

- Ta có:

\(\begin{array}{*{20}{c}} {}&{{H_1} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{{Q_{tp1}}}} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{{m_1}{q_1}}}}\\ {}&\begin{array}{l} {H_2} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{{Q_{tp2}}}} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{{m_2}{q_2}}}\\ = \frac{{{Q_{ci}}}}{{3{m_1}.0,5{q_1}}} = \frac{{{Q_{ci}}}}{{1,5{m_1}{q_1}}} = \frac{{{H_1}}}{{1,5}} \end{array}\\ {}&{ \Rightarrow {H_1} = 1,5{H_2}} \end{array}\)

- Chọn D.

Một bếp dầu hỏa có hiệu suất 30%.

a) Tính nhiệt lượng có ích và nhiệt lượng hao phí dùng hết 30g dầu.

b) Với lượng dầu trên có thể đun sôi được bao nhiêu kilôgam nước có nhiệt độ ban đầu 30^oC.

Năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10⁶ J.kg 

Phương pháp giải

a)- Tính nhiệt lượng có ích theo công thức:

Q_i= Q_tp.H với Q_tp = m_dq_d

- Tính nhiệt lượng hao phí theo công thức:

Q_hp= Q_tp - Q_i 

b) Áp dụng công thức:

\( m = \frac{{{Q_{i}}}}{{C{\rm{\Delta }}t}} \) để tính khối lượng nước

Hướng dẫn giải

Q_i= Q_tp.H = 396 000J

- Nhiệt lượng hao phí:

Q_hp= Q_tp - Q_i = 924 000 J

b) Khối lượng nước có thể đun sôi là:

Q_i = m. C∆t

\(\Rightarrow m = \frac{{{Q_{i}}}}{{C{\rm{\Delta }}t}} = 1,35{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {kg} \right)\)