Bài 26. NĂNG SUẤT TỎA NHIỆT CỦA NHIÊN LIỆU

I. KIẾN THỨC CẦN NHỚ

• Đại lượng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu.

• Đơn vị của năng suất tỏa nhiệt là J/kg.

• Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu bị đốt cháy: Q = q.m.

II. BÀI TẬP SÁCH BÀI TẬP

26.1. 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.

Trả lời: Chọn C

Cụm từ “năng suất tỏa nhiệt” để chỉ nhiệt lượng tỏa ra khi 1kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn. Vậy câu đúng là C.

26.2. Hãy dựa vào bản đồ tiêu thụ, khai thác và dự trữ dầu vẽ ở hình 26.1 để chọn câu trả lời đúng cho câu hỏi dưới đây.

Nếu duy trì mức độ khai thác dầu như 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

Trả lời: Chọn C

Ở Bắc Mĩ, lượng dầu dự trữ là 4370 triệu tấn, lượng dầu khai thác hàng năm 503 triệu tấn. Vậy nếu duy trì mức độ khai thác dầu như trong bản đồ thì chỉ cần t = $\large \frac{4370}{503}$ $\approx$ 8,7 năm. Vậy đây là khu vực có nguy cơ cạn kiệt nguồn dự trữ dầu trong 10 năm tới.

26.3. Người ta dùng bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nước từ 20°C đựng trong một ấm nhôm có khối lượng 0,5kg. Tính lượng dầu hỏa cần thiết, biết chỉ có 30 % nhiệt lượng do dầu tỏa 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 46.$10^{6}$J/kg.

Trả lời:

Đã cho: $m_{1}$ = 2kg; $t_{1}$ = 20°C; $c_{1}$ = 4200 J/kg.K; $m_{2}$ = 0,5kg

$c_{2}$ = 880J/kg.K; H = 30 %; q = 46.$10^{6}$ J/kg; $t_{2}$ = 100°C

Tìm: m = ? (kg)

Giải:

Nhiệt lượng cần để đun nóng nước:

$Q_{1}$ = $m_{1}$$c_{1}$($t_{2}$ – $t_{1}$) = 2.4200(100 - 20) = 672 000J

Nhiệt lượng cần để đun nóng ấm:

$Q_{2}$ = $m_{2}$$c_{2}$($t_{2}$ – $t_{1}$) = 0,5.880.(100 – 20) = 35 200J

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

Q = $Q_{1}$ + $Q_{2}$ = 707 200J

Tổng nhiệt lượng do dầu tỏa ra:

Vì $Q_{tp}$ = m.q nên

26.4. Dùng một bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nước từ 15°C thì mất 10 phút. Hỏi mỗi phút phải dùng bao nhiều dầu hỏa ? Biết rằng chỉ có 40 % 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 46.$10^{6}$J/kg.

Trả lời:

Đã cho: $m_{1}$ = 2kg; $c_{1}$ = 4190 J/kg.K; $t_{1}$ = 15°C ; H = 40 %;

q = 4,6.$10^{6}$ J/kg; t = 10 phút; $t_{2}$ = 100°C

Tính m' = ? (kg)

Giải:

Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước: Q = $m_{1}$$c_{1}$($t_{2}$ – $t_{1}$) = 2.4190.(100 – 15) = 712 300J

Nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra :

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

Vậy khối lượng do dầu cháy trong 10 phút là:

Lượng dầu cháy trong 1 phút : m' = 0,00387kg $\approx$ 4g

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

Trả lời:

Đã cho: $m_{1}$ = 150g; $q_{1}$ = 44.$10^{6}$ J/kg; $m_{2}$ = 4,5kg; $c_{2}$ = 4200 J/kg.K

$t_{1}$ = 20°C; $t_{2}$ = 100°C;

Tính H = ?

Giải:

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

Q = $m_{2}$$c_{2}$($t_{2}$ – $t_{1}$) = 4200.4,5(100 – 20) = 1 512 000 J

Nhiệt lượng toàn phần do dầu hỏa tỏa ra:

$Q_{tp}$ = $m_{1}$$q_{1}$ = 0,15.44.$10^{6}$ = 6,6.$10^{6}$ J

Hiệu suất của bếp:

26.6. 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°C ? Biết năng suất tỏa nhiệt của khí đốt tự nhiên là 44.$10^{6}$J/kg.

Đã cho: H = 30 %; $m_{n}$ = 3kg; $c_{n}$ = 4200 J/kg.K; $t_{1}$ = 30°C; $t_{2}$ = 100°C;

q = 44.$10^{6}$ J/kg

Tính: m = ? (kg)

Giải:

Nhiệt lượng cần truyền để đun nước sôi:

$Q_{1}$ = $m_{n}$$c_{n}$($t_{2}$ – $t_{1}$) = 3.4200(100 – 30) = 882 000J

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra:

Lượng khí đốt cần dùng là:

26.7. Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu cho biết

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

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

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

Trả lời: Chọn C

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

26.8. Nếu năng suất tỏa nhiệt của củi khô là 10.$10^{6}$J/kg thì 1 tạ củi khô khi cháy hết tỏa ra một nhiệt lượng là

A. $10^{6}$kJ

B . 10.$10^{8}$kJ

C . 10.$10^{9}$kJ

D. 10.$10^{6}$kJ

Trả lời: Chọn B

Nhiệt lượng do 1 tạ củi khô khi cháy hết tỏa ra:

Q = m.q = 100.10.$10^{6}$ = 10.$10^{8}$kJ

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

A. 2 lít dầu

B. $\frac{2}{3}$ lít dầu

C. 1,5 lít dầu

D. 3 lít dầu

Trả lời: Chọn C

26.10. Khi dùng lò hiệu suất $H_{1}$ để làm chảy một lượng quặng, phải đốt hết $m_{1}$ kilôgam nhiên liệu có năng suất tỏa nhiệt $q_{1}$. Nếu dùng lò có hiệu suất $H_{2}$ để làm chảy lượng quặng trên, phải đốt hết $m_{2}$ = 3$m_{1}$ kilôgam nhiên liệu có năng suất tỏa nhiệt $q_{2}$ = 0,5$q_{1}$. Công thức xác định quan hệ giữa $H_{1}$ và $H_{2}$ là

A. $H_{1}$ = $H_{2}$

B. $H_{1}$ = 2$H_{2}$

C. $H_{1}$ = 3$H_{2}$

D. $H_{1}$ = 1,5$H_{2}$

Trả lời: Chọn D

⇒ $H_{1}$ = 1,5$H_{2}$

26.11. Một bếp dầu hỏa có hiệu suất 30 %

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

b) Với lượng dầu trên có thể đun sôi được bao nhiêu kilôgam nước có nhiệt độ ban đầu là 30°C. Năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.$10^{6}$J/kg

Trả lời:

Đã cho: H = 30 %; $m_{d}$ = 30g; $q_{d}$ = 44.$10^{6}$J/Kg; $t_{1}$ = 30°C;

$t_{2}$ = 100°C; c = 4200 J/kg.K;

Tính:

a) $Q_{ci}$; $Q_{h}$

b) m = ?

Giải:

a) Nhiệt lượng bếp dầu tỏa ra: $Q_{tp}$ = $m_{d}$$q_{d}$ = 0,03.44.$10^{6}$ = 1320 000J

Nhiệt lượng có ích mà bếp dầu cung cấp: $Q_{ci}$ = $Q_{tp}$.H = 396 000J

Nhiệt lượng hao phí : $Q_{hp}$ = $Q_{tp}$ - $Q_{ci}$ = 924 000 J

b) Lượng nước có thể đun sôi : $Q_{ci}$ = m.c$\Delta$t ⇒ m = $\large \frac{Q_{ci}}{c\Delta t}$ = 1,35 (kg)