Cách tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn

Bạn đang học Vật lý lớp 9 và gặp khó khăn với kiến thức về nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn? Đây là một phần quan trọng trong chương trình Điện học, liên quan mật thiết đến định luật Jun – Len-xơ. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ công thức tính nhiệt lượng Q, các đơn vị liên quan, cách áp dụng công thức vào bài tập, cũng như mẹo học nhanh và chính xác. Hãy cùng khám phá và chinh phục dạng bài này một cách dễ dàng nhất!

A. Công thức tính nhiệt lượng

B. Bài tập ví dụ minh họa tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn

Ví dụ 1: Người ta dùng một bếp điện 220V-1000W để đun 250g nước ở nhiệt độ 25⁰C cho đến khi hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôị Hiệu suất của bếp là 0,85. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là c= 4200J/KgK; nhiệt hóa hơi của nước là L = 2,3.10⁶ J/Kg.

a. Tính thời gian cần thiết khi bếp điện sử dụng đúng hiệu điện thế định mức.

b. Khi hiệu điện thế sụt xuống 190V, thời gian cần thiết dùng để đun là bao nhiêủ

Hướng dẫn giải

a. Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nước tăng đến 100⁰C

Q₁ = mc( t₂ – t₁) = 0,25. 4200(100 – 25) = 78750J

Nhiệt lượng cần cung cấp để nước hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôị

Q₂ = mL = 0,25. 2,3.10⁶ = 575000J

Nhiệt lượng tổng cộng dùng để cung cấp cho 250g nước từ 25⁰C đến khi hóa hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi:

Q = Q₁ + Q₂ = 78750 + 575000 = 653750J

Nhiệt lượng do bếp tỏa ra trong thời gian t : Q’ = Pt

Nhiệt lượng có ích nườc thu vào: Qi = Q’H = PtH = 1000.0,85t= 850t

Theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, ta có:

Q = Qi 850t = 653750 => t = 769s

b. Công suất bếp tỏa ra khi hiệu điện thế Ú = 190V

\(P' = \frac{U'^{2}}{R} = \frac{U'^{2}}{\frac{U^{2}}{P}} = \frac{U'^{2}.P}{U} = \frac{190.1000}{220} = 746W\)

Tương tự như câu a ta suy ra: t’= 1031s

Ví dụ 2. Một dây dẫn được nhúng ngập trong 1 lít nước có nhiệt độ ban đầu 20⁰C. Hỏi sau thời gian bao lâu nước sôị Biết hiệu điện thế giữa hai đầu dây là 220V và cường độ dòng điện qua dây là 5Ạ ( Bỏ qua mất mất nhiệt do tỏa ra môi trường xung quanh và do ấm thu).

Hướng dẫn giải

Nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua:

Q_tỏa = RI²t = UIt = 220.5.t = 1100t

Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 20⁰C đến 100⁰C

Q_thu = mc(t₂-t₁) = 1.4200.(100-20) = 336000J

Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

Q_tỏa = Q_thu 1100t = 336000J => t = 305s

C. Bài tập tự rèn luyện có đáp án chi tiết

Bài tập 1. Một bếp điện có 2 dây điện trở R₁=4\(\Omega\); R₂= 6\(\Omega\). Nếu sử dụng dây thứ nhất để đun nước thì sau thời gian t₁= 10ph nước sôi; nếu sử dụng dây thứ hai thì sau thời gian t₂=? nước sôỉ

a. Nếu hai dây trên được mắc nối tiếp nhau thì sau bao lâu nước sôỉ

b. Nếu hai dây trên được mắc song song thì sau bao lâu nước sôỉ

(Bỏ qua mất mát nhiệt trong các trường hợp trên lượng nước dùng để đun như nhau và hiệu điện thế nguồn không thay đổi)

Bài tập 2. Dùng bếp điện để đun nước, nếu mắc bếp vào nguồn điện có hiệu điện thế U₁= 120V thì thời gian nước sôi là t₁= 10 phút; Nếu mắc bếp với U₂=80V thì thời gian nước sôi là t₂=20 phút. Hỏi nếu nối bếp vào nguồn U₃=60V thì nước sôi sau thời gian bao lâủ Cho biết nhiệt lương hao phí tỉ lệ với thời gian đun nước.

Bài tập 3. Một ấm điện bằng nhôm có khối lượng 0,5kg chứa 2kg nước ở 25^oC. Muốn đun sôi lượng nước đó trong 20 phút thì ấm phải có công suất là bao nhiêu? Biết rằng nhiệt dung riêng của nước là C = 4200J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nhôm là C₁ = 880J/kg.K và 30% nhiệt lượng toả ra môi trường xung quanh.

Tài liệu quá dài để hiển thị hết — hãy nhấn Tải về để xem trọn bộ!

-----------------------------------------------------------

Hy vọng qua bài viết trên, bạn đã nắm vững cách tính nhiệt lượng tỏa ra trên dây dẫn và biết cách áp dụng vào bài tập thực tế một cách hiệu quả. Đây là kiến thức nền tảng giúp bạn học tốt hơn các phần khác trong chương trình Vật lý lớp 9 và nâng cao kỹ năng giải bài. Đừng quên lưu bài viết để ôn tập khi cần và chia sẻ cho bạn bè cùng học nhé!