Câu 3: Một ấm điện ghi 220V – 1000W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2 lít nước có nhiệt độ ban đầu là 20C,nhiệt dung riêng của nước là 4200J/Kg.K.Hiệu suất của ấm là 85 %.

a. Giải thích ý nghĩa con số ghi trên ấm. Con số ghi trên ấm là công suất của ấm, được tính bằng đơn vị W (watt). Công suất là lượng điện năng tiêu thụ trong một đơn vị thời gian. Trong trường hợp này, ấm có công suất là 1000W, nghĩa là trong 1 giây, ấm tiêu thụ 1000W điện năng.

Ấm hoạt động bình thường khi nào? Ấm hoạt động bình thường khi được cấp điện và công tắc bật. Khi đó, điện năng được truyền vào ấm và làm nóng dây điện trở. Dây điện trở nóng lên sẽ truyền nhiệt cho nước, làm nước nóng lên.

b. Tính nhiệt lượng dùng để đun sôi lượng nước trên và nhiệt lượng ấm nước tỏa ra khi đó. Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước là:

Q = m * c * ΔT Q = 2 * 4200 * (100 - 20) Q = 62400J

Nhiệt lượng ấm nước tỏa ra khi đó là:

Q = P * t Q = 1000 * 0.85 * 73.6 Q = 62400J

Như vậy, nhiệt lượng ấm nước tỏa ra khi đó bằng với nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước.

c. Mỗi ngày đun sôi 10 lít nước bằng ấm điện trên với cùng điều kiện đã cho thì trong 1 tháng (30 ngày) phải trả bao nhiêu tiền điện cho việc đun nước này? Biết kWh có giá 1500d. Số tiền điện phải trả trong 1 tháng là:

T = P * t * n T = 1000 * 0.85 * 73.6 * 30 T = 2504000d Vậy số tiền điện phải trả trong 1 tháng là 2504000 đồng. 

a. $220V$ lac hiệu điện thế định mức của ấm; 

$1000W$ là công suất định mức của ấm. 
Nghĩa là khi mắc ấm điện vào hiệu điện thế $U = 220V$ thì ấm hoạt động bình thuoengf và đạt công suất $\mathscr{P} = 1000W = 1kW$ 

b. Nhiệt lượng cần thiết để đun sôi nước là: 

$Q_i = 2.4200.(100 - 20) = 672000 (J)$ 

Ta có: 

$\mathscr{H} = \dfrac{Q_i}{Q_{tp}} \Rightarrow Q_{tp} = \dfrac{Q_i}{\mathscr{H}}$ 

Nhiệt lượng ấm toả ra khi đó là: 

$Q_{tp} = \dfrac{672000}{0,85} \approx 790588 (J)$ 

c. Ta có: 

$Q_{tp} = \mathscr{P}.t \Rightarrow t = \dfrac{Q_{tp}}{\mathscr{P}}$ 

Thời gian đun sôi $2l$ nước là: 

$t = \dfrac{790588}{1000} = 790,588 (s) = \dfrac{197647}{900000} (h)$ 

Thời gian đun sôi $10l$ nước là: 

$t ' = 5.t = 5.\dfrac{197647}{15000} = \dfrac{197647}{18000} (h)$ 

Điện năng tiêu thụ trong $30$ ngày là: 

$A = \mathscr{P}.t = 1.\dfrac{197647}{18000}.30 \approx 32,94 (kW.h)$ 

Tiền điênn phải trả là: 

$T = 32,94.15000 = 494100 (đồng)$