Khi dùng bếp củi để đun sôi \(3\) lít nước từ \({24^0}C\) người ta đốt hết \(1,5kg\) củi khô. Cho năng suất tỏa nhiệt của củi khô là \({10^7}J/kg\). Nhiệt dung riêng của nước là \(c = 4200J/kg.K\) . Nhiệt lượng đã mất mát trong quá trình đun nước là:
Khối lượng của \(3\) lít nước \( = 3kg\)
+ Nhiệt lượng dùng để đun sôi nước là: \({Q_{nuoc}} = {m_{nuoc}}{c_{nuoc}}\left( {{t_2} - {t_1}} \right) = 3.4200.\left( {100 - 24} \right) = 957600J\)
+ Nhiệt lượng do củi tỏa ra là: \(Q = qm = {10^7}.1,5 = {15.10^6}J\)
Vậy nhiệt lượng đã mất mát trong quá trình đun nước là:
\(\Delta Q = Q - {Q_{nuoc}} = {15.10^6} - 957600 = 14042400J\)
Một bếp dầu hỏa có hiệu suất \(30\% \) . biết năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là \({44.10^6}J/kg\). Với \(30g\) dầu có thể đun sôi lượng nước có nhiệt độ ban đầu là \({30^0}C\)là:
+ Nhiệt lượng do \(30g\) dầu tỏa ra là: \({Q_{tp}} = qm = {44.10^6}.0,03 = {132.10^4}J\)
+ Ta có \(H = \dfrac{{{Q_{ich}}}}{{{Q_{tp}}}}.100\% \)
Vậy nhiệt lượng đun sôi nước là \({Q_{ich}} = \dfrac{{{Q_{tp}}.H}}{{100\% }} = \dfrac{{{{132.10}^4}.30\% }}{{100\% }} = 396000J\)
Mặt khác:
\(\begin{array}{l}{Q_{ich}} = {m_{nuoc}}.{c_{nuoc}}({t_2} - {t_1})\\ \Rightarrow {m_{nuoc}} = \dfrac{{{Q_{ich}}}}{{{c_{nuoc}}({t_2} - {t_1})}} = \dfrac{{396000}}{{4200.(100 - 30)}} = 1,35kg\end{array}\)
Vậy với \(30g\) dầu có thể đun sôi \(1,35kg\) nước có nhiệt độ ban đầu là \({30^0}C\).
Để đun sôi một lượng nước bằng bếp dầu có hiệu suất \(30\% \), phải dùng hết \(1\) lít dầu. Để đun sôi lượng nước trên với bếp dầu có hiệu suất \(20\% \), thì phải dùng:
Giả sử nhiệt lượng cần đun sôi lượng nước là \({Q_{ich}}\), nhiệt lượng toàn phần của bếp dầu thứ nhất là \({Q_{tp1}}\) và bếp dầu thứ hai là\({Q_{tp2}}\)
Ta có \(\left\{ \begin{array}{l}{H_1} = \dfrac{{{Q_{ich}}}}{{{Q_{tp1}}}}.100\% \\{H_2} = \dfrac{{{Q_{ich}}}}{{{Q_{tp1}}}}.100\% \end{array} \right. \Rightarrow \dfrac{{{Q_{tp1}}}}{{{Q_{tp2}}}} = \dfrac{{{H_2}}}{{{H_1}}}(1)\)
Mà nhiệt lượng tỏa ra của dầu \({Q_{tp}} = qm \Rightarrow \dfrac{{{Q_{tp1}}}}{{{Q_{tp2}}}} = \dfrac{{{m_1}}}{{{m_2}}} = \dfrac{{D{V_1}}}{{D{V_2}}} = \dfrac{{{V_1}}}{{{V_2}}}(2)\)
Từ (1) và (2) ta có:
\(\dfrac{{{H_2}}}{{{H_1}}} = \dfrac{{{V_1}}}{{{V_2}}} \Rightarrow {V_2} = {V_1}.\dfrac{{{H_1}}}{{{H_2}}} = 1.\dfrac{{30}}{{20}} = 1,5lit\)
Vậy để đun sôi lượng nước trên với bếp dầu có hiệu suất \(20\% \), thì phải dùng \(1,5lit\).
Dùng một bếp dầu hỏa để đun sôi \(2\) lít nước từ \({15^0}C\) thì mất \(10\) phút. Biết rằng chỉ có \(40\% \) nhiệt lượng do dầu tỏa ra làm nóng nước. Lấy nhiệt dung riêng của nước là \(4190J/kg.K\), năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là \({46.10^6}J/kg\) . Lượng dầu hỏa cần dùng cho mỗi phút là:
Khối lượng của \(2\) lít nước \( = 2kg\)
Nhiệt lượng cần để đun sôi nước là: \(Q = mc\left( {{t_2} - {t_1}} \right) = 2.4190\left( {100 - 15} \right) = 712300J\)
Ta có \(H = \dfrac{{{Q_{ich}}}}{{{Q_{tp}}}}.100\% \Rightarrow {Q_{tp}} = \dfrac{{{Q_{ich}}.100\% }}{H} = \dfrac{{712300.100\% }}{{40\% }} = 7180750J\)
Mặt khác, ta có: \({Q_{tp}} = qm \to m = \dfrac{{{Q_{tp}}}}{q} = \dfrac{{1780750}}{{{{46.10}^6}}} = 0,0387kg\)
Mà thời gian đun mất \(10\) phút nên mỗi phút lượng dầu cần dùng là: \(m' = \dfrac{m}{t} = \dfrac{{0,0387}}{{10}} = 0,00387kg\)
Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu cho biết
Đại lượng cho biết nhiệt lượng toả ra khi \(1{\rm{ }}kg\) nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi là năng suất toả nhiệt của nhiên liệu.
