CHUYỂN ĐỘNG HAY ĐỨNG YÊN?
3. Công thức tính nhiệt lƣợng do nhiên liệu bị đốt cháy tỏa ra
Nhiệt lượng Q tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn m(kg) nhiên liệu được tính bằng công thức: Q = q.m
– Q là nhiệt lượng tỏa ra: J
– q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu: J/kg
– m là khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn: kg
Chất q(J/kg) Chất q(J/kg)
Củi khô 10.106 Khí đốt 44.106 Than bùn 13.106 Dầu hoả 44.106
Thán đá 26.106 Xăng 46.106
Than gỗ 43.106 Hiđrô 119.106
Rượu êtilic 26.106
B. Bài tập có hướng dẫn giải
25.1 Tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 54kg củi khô; 20kg than đá. Để thu được mỗi nhiệt lượng trên cần đốt cháy hết bao nhiêu kg dầu hỏa? Cho q1 = 10.106J/kg; q2 = 26.106J/kg; q3 = 44.106J/kg.
Hướng dẫn giải
Tóm tắt đề:
Đề cho: m1 = 54kg ; m2 = 20kg ; q1 = 10.106J/kg q2 = 26.106J/kg ; q3 = 44.106J/kg
Cần tìm: m3
Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 54kg than củi là:
Q1 = m1.q1 = 54.10.106 = 540.106J
Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 20kg than đá là:
Q2 = m2.q2 = 19.26.106 = 540.106J Do: Q1 = Q2 = Q3
Nên khối lượng dầu hỏa cần đốt để thu được mỗi nhiệt lượng trên là:
6
3 2
3 6
3 3
540.10 44.10 12,3
Q Q
m kg
q q
25.2 Đốt cháy hoàn toàn 3kg rượu êtilic, người ta thu được nhiệt lượng Q = 81.106J. Hỏi năng suất tỏa nhiệt của rượu êtilic bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải Tóm tắt đề:
Đề cho: m = 3kg ; Q = 81.106J Cần tìm: q
Năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa:
6
81.10 6
27.10 / 3
q Q J kg
m
25.3 Gọi q1, q2, q3, q4 lần lượt là năng suất tỏa nhiệt của củi khô, than gỗ, than đá, khí đốt. Điều nào sau đây là đúng:
A. q1 > q2 > q3 > q4 B. q1 < q2 < q3 < q4 C. q1 < q3 < q2 < q4 D. q1 < q3 < q4 < q2
Hướng dẫn giải Theo số liệu sách giáo khoa:
q1 = 10.106J/kg; q2 = 43.106J/kg; q3 = 26.106J/kg; q4 = 44.106J/kg Nên chọn đáp án: C
25.4 Có ba phương án dùng nhiên liệu để đun sôi:
– Dùng gas với giá 12000đ/kg; hiệu suất bếp 60%.
– Dùng dầu hỏa với giá 8000đ/lít; hiệu suất bếp 40%.
– Dùng điện với giá 1000đ/kWh; hiệu suất bếp 70%.
Cho biết khối lượng riêng của dầu hỏa 850kg/m3 và 1kWh = 3600000J.
Hỏi dùng phương án nào rẻ tiền nhất? Cho năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa và gas là q = 44.106J/kg.
Hướng dẫn giải Tóm tắt đề:
Đề cho: T1 = 10000đ/kg ; H1 = 60% ; T2 = 8000đ/lít H2 = 40% ; T3 = 1200đ/kWh ; H3 = 70%.
Dd = 850kg/m3 ; A = 3600000J ; q = 44.106J/kg.
Nhiệt lượng do bếp gas tỏa ra khi đốt cháy 1kg gas:
Q1 = m1.q.H1 = 1.44.106.60% = 26,4.106 J Khối lượng của 1,5 lít dầu ứng với số tiền:
8000.1,5 = 12000đồng
m = D.V = 850.1,5.103= 1,275kg
Nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra khi đốt cháy m2 = 1,275kg dầu:
Q2 = m2.q.H2 = 1,275.44.106.40% = 22,44.106 J Với số tiền 12000đồng ta sử dụng 12kWh điện.
Nhiệt lượng do bếp điện tỏa ra:
Q3 = A.H = 11.3,6.106.70% = 30,2.106 J
Do Q3 > Q1 > Q2 nên phương án sử dụng điện là tiết kiệm nhất.
25.5 Một đầu máy xe lửa có công suất 2250kW chạy trong 1 giờ và tiêu thụ 750kg dầu đi–ê–zen có năng suất tỏa nhiệt là 4.107J/kg. Tính hiệu suất của động cơ?
Hướng dẫn giải Tóm tắt đề:
Đề cho: P = 2250kW ; t = 1h ; m = 750kg ; q = 4.107J/kg.
Cần tìm: H
Công mà đầu máy xe lửa đã thực hiện:
A = P.t = 2250.103.1.3600 = 8,1.109J Nhiệt lượng mà dầu di – ê – zen tỏa ra:
Q = m.q = 750.4.107 = 30.109J Hiệu suất động cơ:
9 9
8,1.10
.100% 100% 27%
30.10 H A
Q
C. Bài tập rèn luyện
25.6 Trong các câu sau đây có sử dụng cụm từ “năng suất tỏa nhiệt”, những câu nào chưa chính xác?
A. Năng suất tỏa nhiệt của than đá là 26.106J/kg.
B. Năng suất tỏa nhiệt của một động cơ điện là thấp.
C. Năng suất tỏa nhiệt của các loại nhiên liệu khác nhau, nói chung là khác nhau.
D. Năng suất tỏa nhiệt của khí hidrô lớn hơn năng suất tỏa nhiệt của khí đốt thiên nhiên.
25.7 Biết năng suất tỏa nhiệt của than bùn là q = 1,4.107J/kg. Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 25kg than bùn:
A. 35.106J ; B. 3,5.108J ; C. 0,56.106J ; D. 17,9.107J.
25.8 Trên hình vẽ là đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn hai nhiên liệu khác nhau (I) và (II) theo khối lượng được đốt cháy. Dựa vào đồ thị hãy cho biết thông tin nào sau đây là đúng?
A. Cùng đốt cháy một khối lượng như nhau, nhiên liệu (I) tỏa ra nhiệt lượng ít hơn.
B. Để tỏa ra cùng một nhiệt lượng như nhau, lượng nhiên liệu cần dùng (II) ít hơn.
C. Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (II) lớn hơn so với (I).
D. Khi đốt cùng một khối lượng nhiên liệu như nhau (II) cháy nhanh hơn (I).
Q
O m
(I) (II)
25.9 Phải đốt bao nhiêu củi khô để có nhiệt lượng là 135.000kJ? Cho năng suất tỏa nhiệt của củi khô là q = 107J/kg
A. 0,0135kg B. 13,5kg C. 7,4kg D. 0,074kg 25.10 Khi dùng bếp gas để đun sôi 2 lít nước từ 25oC người ta đã dùng hết
0,02kg gas. Tính nhiệt lượng đã bị mất mát trong quá trình đun nước.
Cho năng suất tỏa nhiệt của gas 44.106J/kg; nhiệt dung riêng của nước là c = 4200J/kg.K.
25.11 Một ôtô chạy với vận tốc V = 80km/h thì công suất máy phải sinh ra là 60kW. Hiệu suất máy là H = 30%. Hãy tính thể tích xăng cần thiết để xe đi được 160km. Cho biết khối lượng riêng của xăng D = 700kg/m3, năng suất tỏa nhiệt của xăng q = 4,6.107J/kg.
25.12 Dùng một bếp cồn khô để đun sôi 2,5 lít nước từ 18oC. Hỏi phải dùng bao nhiêu cồn khô? Biết rằng chỉ có 40% nhiệt lượng do cồn khô tỏa ra làm nóng nước. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và năng suất tỏa nhiệt của cồn khô là 30.106J/kg.
25.13 Tính hiệu suất của một bếp gas, biết rằng phải tốn 760g gas mới đun sôi được 45 lít nước ở 20oC. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và năng suất tỏa nhiệt của gas là 44.106J/kg.
25.14 Người ta dùng bếp ga để đun sôi 2 lít nước từ 20oC đựng trong một ấm inox có khối lượng 0,4kg. Tính lượng ga cần thiết, biết chỉ có 70% nhiệt lượng do gas tỏa ra làm nóng nước và ấm; năng suất tỏa nhiệt của gas là 44.106J/kg; nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K và của ấm inox là 450J/kg.K.
25.15 Người ta đốt cháy hoàn toàn 5kg than đá. Với nhiệt lượng tỏa ra, có thể đun nóng được bao nhiêu lít nước từ 25oC đến 100oC? Cho biết năng suất tỏa nhiệt của than đá là 34.106J/kg, và nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. Hiệu suất sử dụng nhiệt là 30%.
25.16 Hiệu suất của một bếp dầu hỏa là 35%. Với lượng dầu hỏa là 50g có thể đun 8kg nước từ 25oC lên đến bao nhiêu độ? Cho biết năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.106J/kg, và nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K.
25.17 Một bếp dầu đun một lít nước đựng trong một ấm bằng nhôm khối lượng m2 = 300g thì sau thời gian t1 = 10 phút nước sôi, nếu dùng bếp và ấm trên để đun 2 lít nước trong cùng điều kiện thì sau bao lâu nước sôi. Biết nhiệt do bếp cung cấp một cách đều đặn. Cn = 4200J/kgK;
CAl = 880J/kgK.
Bài toán 26: SỰ BÀO TOÀN NĂNG LƢỢNG