Chúng ta bắt đầu với câu a) nhé!

a) Tính nhiệt lượng toàn phần mà bếp tỏa ra khi khối lượng dầu hỏa cháy hết là 30g

Trước hết, cô trò mình cần xác định những đại lượng đã cho và đại lượng cần tìm.

Cho biết:
– Hiệu suất của bếp dầu là \(H = 30\%\).
– Khối lượng dầu hỏa cháy hết là \(m_{dầu} = 30g\).
– Năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là \(q_{dầu} = 44 \times 10^6 J/kg\).

Cần tìm:
– Nhiệt lượng toàn phần mà bếp tỏa ra, ký hiệu là \(Q_{tp}\).

Các em nhớ rằng, nhiệt lượng toàn phần (hay còn gọi là nhiệt lượng do nhiên liệu tỏa ra) được tính bằng công thức:
\[Q_{tp} = q \cdot m\]
trong đó:
– \(q\) là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg).
– \(m\) là khối lượng của nhiên liệu đã cháy hết (kg).

Ở đây, chúng ta có khối lượng dầu hỏa là 30g. Chúng ta cần đổi đơn vị này sang kilogam (kg) để phù hợp với đơn vị của năng suất tỏa nhiệt.
\(1 kg = 1000 g\), vậy \(30g = \frac{30}{1000} kg = 0.03 kg\).

Bây giờ, chúng ta áp dụng công thức để tính \(Q_{tp}\):
\(Q_{tp} = q_{dầu} \cdot m_{dầu}\)
\(Q_{tp} = (44 \times 10^6 \, J/kg) \cdot (0.03 \, kg)\)
\(Q_{tp} = 1.32 \times 10^6 \, J\)

Vậy, nhiệt lượng toàn phần mà bếp tỏa ra khi 30g dầu hỏa cháy hết là \(1.32 \times 10^6 \, J\).

Tiếp theo, chúng ta sang câu b).

b) Tính nhiệt lượng có ích và nhiệt hao phí

Chúng ta đã có nhiệt lượng toàn phần \(Q_{tp}\) từ câu a). Bây giờ, chúng ta cần tìm nhiệt lượng có ích (\(Q_{ích}\)) và nhiệt hao phí (\(Q_{hp}\)).

Chúng ta biết hiệu suất của bếp là \(H = 30\%\). Hiệu suất được tính bằng công thức:
\[H = \frac{Q_{ích}}{Q_{tp}} \cdot 100\%\]

Từ công thức này, chúng ta có thể suy ra nhiệt lượng có ích:
\[Q_{ích} = \frac{H}{100\%} \cdot Q_{tp}\]
\(Q_{ích} = \frac{30\%}{100\%} \cdot (1.32 \times 10^6 \, J)\)
\(Q_{ích} = 0.30 \cdot (1.32 \times 10^6 \, J)\)
\(Q_{ích} = 0.396 \times 10^6 \, J\)

Nhiệt lượng có ích là nhiệt lượng được sử dụng để làm nóng nước.

Nhiệt hao phí là phần nhiệt lượng bị mất mát ra môi trường xung quanh, không làm nóng nước. Nhiệt hao phí được tính bằng hiệu của nhiệt lượng toàn phần và nhiệt lượng có ích:
\(Q_{hp} = Q_{tp} – Q_{ích}\)
\(Q_{hp} = (1.32 \times 10^6 \, J) – (0.396 \times 10^6 \, J)\)
\(Q_{hp} = 0.924 \times 10^6 \, J\)

Vậy, nhiệt lượng có ích là \(0.396 \times 10^6 \, J\) và nhiệt hao phí là \(0.924 \times 10^6 \, J\).

Cuối cùng, chúng ta đến với câu c).

c) Với lượng dầu nói trên có thể đun được bao nhiêu nước từ 30°C lên đến 100°C.

Ở câu này, chúng ta sẽ sử dụng nhiệt lượng có ích đã tính ở câu b) để làm nóng nước.

Cho biết thêm:
– Nhiệt lượng có ích: \(Q_{ích} = 0.396 \times 10^6 \, J\).
– Nhiệt độ ban đầu của nước: \(t_1 = 30^\circ C\).
– Nhiệt độ ban đầu của nước: \(t_2 = 100^\circ C\).
– Nhiệt dung riêng của nước: \(c_{nước} = 4200 \, J/kg.K\).

Cần tìm:
– Khối lượng nước có thể đun được, ký hiệu là \(m_{nước}\).

Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng một khối lượng nước từ nhiệt độ thấp hơn lên nhiệt độ cao hơn được tính bằng công thức:
\[Q_{cần} = m \cdot c \cdot \Delta t\]
trong đó:
– \(m\) là khối lượng của chất cần đun nóng (kg).
– \(c\) là nhiệt dung riêng của chất đó (J/kg.K).
– \(\Delta t\) là độ tăng nhiệt độ (\(\Delta t = t_2 – t_1\)) (K hoặc \(^\circ C\)).

Ở đây, nhiệt lượng có ích của bếp chính là nhiệt lượng cần thiết để đun nước: \(Q_{cần} = Q_{ích}\).
Độ tăng nhiệt độ của nước là: \(\Delta t = t_2 – t_1 = 100^\circ C – 30^\circ C = 70^\circ C\).
Lưu ý: Độ tăng nhiệt độ tính bằng \(^\circ C\) cũng tương đương với độ tăng nhiệt độ tính bằng Kelvin (K).

Vậy ta có phương trình:
\(Q_{ích} = m_{nước} \cdot c_{nước} \cdot \Delta t\)

Chúng ta cần tìm \(m_{nước}\), nên ta suy ra công thức:
\[m_{nước} = \frac{Q_{ích}}{c_{nước} \cdot \Delta t}\]

Bây giờ, chúng ta thay số vào công thức:
\(m_{nước} = \frac{0.396 \times 10^6 \, J}{(4200 \, J/kg.K) \cdot (70 \, K)}\)
\(m_{nước} = \frac{0.396 \times 10^6}{294000} \, kg\)
\(m_{nước} \approx 1.347 \, kg\)

Để cho dễ hình dung, chúng ta có thể đổi sang gam:
\(1.347 \, kg = 1.347 \times 1000 \, g = 1347 \, g\).

Vậy, với lượng dầu nói trên, chúng ta có thể đun được khoảng 1.347 kg nước (hoặc 1347g nước) từ \(30^\circ C\) lên đến \(100^\circ C\).

Các em thấy đấy, bài tập này không quá khó nếu chúng ta nắm vững các công thức và biết cách đổi đơn vị. Cô hy vọng qua bài tập này, các em đã củng cố thêm kiến thức của mình. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, các em cứ mạnh dạn hỏi cô nhé!
Chúc các em học tốt!