Sách bài tập Vật lí 12 Bài 5 (Kết nối tri thức): Nhiệt nóng chảy riêng

Giải SBT Vật lí 12 Bài 5: Nhiệt nóng chảy riêng

Câu 5.1 trang 15 SBT Vật Lí 12: 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.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

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

Câu 5.2 trang 16 SBT Vật Lí 12: 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.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

C – sai vì khi bắt đầu nóng chảy thì chưa thể xác định được nhiệt độ chính xác trong quá trình nóng chảy là bao nhiêu, và quá trình nóng chảy có xảy ra hoàn toàn hay không.

Câu 5.3 trang 16 SBT Vật Lí 12: 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.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

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

Câu 5.4 trang 16 SBT Vật Lí 12: 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.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

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.

Câu 5.5 trang 16 SBT Vật Lí 12: Trước đây, người ta thường sử người ta thường sử dụng cầu chì để đảm 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.

Lời giải:

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.

Câu 5.6 trang 17 SBT Vật Lí 12: 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.

Lời giải:

1. Quy đổi 300 K ≈ 27 °C. Nhiệt lượng cần cung cấp khi đúc một chiếc nồi đồng nặng 2 kg là: Q₂ = 2.380.(1 084 - 27) + 2.180.10³ = 1 163 320 J

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

Q₂ = 2.440.(1 535 - 27) + 2.277.10³ = 1 881 040 J

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.

Câu 5.7 trang 17 SBT Vật Lí 12: 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.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Thiếc hàn phải có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt nóng chảy riêng nhỏ hơn của kim loại vật hàn thì mới không làm nóng chảy các kim loại cần hàn, nếu cao hơn thì các vật cần hàn sẽ bị nóng chảy trước cả thiếc hàn.

Câu 5.8 trang 17 SBT Vật Lí 12:

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.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

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.

Lý thuyết Nhiệt nóng chảy riêng

I. Khái niệm nhiệt nóng chảy riêng

1. Hệ thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt để làm vật nóng chảy hoàn toàn

Nhiệt lượng cần truyền cho vật khi vật bắt đầu nóng chảy tới khi vật nóng chảy hoàn toàn phụ thuộc vào khối lượng của vật và tính chất của chất làm vật.

Nhiệt lượng cần để một vật rắn nóng chảy hoàn toàn tại nhiệt độ nóng chảy:

$Q=m\lambda$

2. Định nghĩa nhiệt nóng chảy riêng

Nhiệt nóng chảy riêng $\lambda =\frac{Q}{m}$ của một chất là nhiệt lượng cần thiết để 1kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy.

Nhiệt nóng chảy riêng và nhiệt độ nóng chảy là những thông tin giúp xác định được năng lượng cần cung cấp cho lò nung, thời gian nung, thời điểm đổ kim loại nóng chảy vào khuôn, thời điểm lấy sản phẩm ra khỏi khuôn. Các đại lượng này cũng cần cho việc lựa chọn vật liệu chế tạo hợp kim phù hợp với từng yêu cầu sử dụng khác nhau, tách các kim loại nguyên chất ra khỏi quặng hỗn hợp, ...

II. Thực hành đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá

Sử dụng bộ thí nghiệm dưới:

- Cho viên nước đá (khối lượng m kg) và một ít nước lạnh vào bình nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ điện trở chìm trong hỗn hợp nước và nước đá.

- Cắm đầu đo của nhiệt kế vào bình nhiệt lượng kế.

- Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện.

- Bật nguồn điện.

- Khuấy liên tục nước đá, cứ sau mỗi khoảng thời gian 2 phút lại đọc số đo công suất trên oát kế và nhiệt độ trên nhiệt kế rồi ghi kết quả vào vở theo mẫu.

- Tắt nguồn điện.