40 câu Vật Lý Lớp 12 – Chương I. Vật lí nhiệt

Giải thích: Lực tương tác giữa các phân tử bao gồm lực hút và lực đẩy. Lực hút có tác dụng khi các phân tử ở gần nhau, còn lực đẩy có tác dụng khi các phân tử ở rất gần nhau (xâm lấn nhau). Hai lực này chỉ cân bằng nhau ở một khoảng cách xác định, gọi là khoảng cách cân bằng, chứ không phải ở mọi khoảng cách. Do đó, phát biểu D là sai.

Giải thích: Quá trình bay hơi là một quá trình thu nhiệt. Khi chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ không đổi, nhiệt lượng mà nó thu vào không làm tăng động năng trung bình của các phân tử (vì nhiệt độ không đổi), mà dùng để cung cấp năng lượng cho các phân tử thắng được lực liên kết để thoát ra khỏi bề mặt chất lỏng, làm tăng thế năng tương tác giữa các phân tử. Sự tăng thế năng tương tác này chính là sự tăng nội năng của hệ. Do đó, chất lỏng thu nhiệt và nội năng của nó tăng lên.

Giải thích: Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn một khối lượng chất rắn ở nhiệt độ nóng chảy được tính bằng công thức Q = m × λ, trong đó:
- m là khối lượng của chất (m = 2 kg).
- λ là nhiệt nóng chảy riêng của chất (λ = 3,4 × 10⁵ J/kg).
Thay số vào công thức, ta có:
Q = 2 kg × 3,4 × 10⁵ J/kg = 6,8 × 10⁵ J = 680000 J.
Vậy, cần cung cấp một nhiệt lượng là 680000 J.

Giải thích: Nội năng của một vật là tổng động năng của các phân tử chuyển động hỗn loạn và thế năng tương tác giữa các phân tử cấu tạo nên vật. Động năng của các phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. Thế năng tương tác giữa các phân tử phụ thuộc vào khoảng cách giữa chúng, tức là phụ thuộc vào thể tích của vật. Do đó, nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật. Các yếu tố A và B liên quan đến năng lượng cơ học của vật như một hệ, chứ không phải nội năng.

Giải thích: Theo Định luật I của nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng (ΔU) của một hệ bằng tổng nhiệt lượng (Q) mà hệ nhận được và công (A) mà hệ nhận được từ môi trường:
ΔU = Q + A
Trong đó:
- Q là nhiệt lượng mà khối khí nhận được. Vì khối khí nhận nhiệt lượng, Q > 0, nên Q = +250 J.
- A là công mà khối khí nhận được. Vì khối khí thực hiện công lên môi trường, tức là nó mất năng lượng dưới dạng công, nên A < 0. Công mà khối khí thực hiện là 100 J, vậy công mà khối khí nhận được là A = -100 J.
Thay các giá trị vào công thức:
ΔU = 250 J + (-100 J) = 150 J.
Vậy, độ biến thiên nội năng của khối khí là 150 J.

Giải thích: Nhiệt độ là một đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ nóng lạnh của vật. Về mặt vi mô, nhiệt độ là thước đo động năng trung bình của chuyển động hỗn loạn (chuyển động nhiệt) của các phân tử cấu tạo nên vật. Khi nhiệt độ tăng, động năng trung bình của các phân tử tăng, khiến chúng chuyển động nhanh hơn và hỗn loạn hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, động năng trung bình của các phân tử giảm.

Giải thích: Nhiệt lượng cần cung cấp để làm hóa hơi hoàn toàn một khối lượng chất lỏng đã đạt đến nhiệt độ sôi được tính bằng công thức Q = Lm, trong đó L là nhiệt hóa hơi riêng và m là khối lượng của chất. Q = Lm = (2,3 × 10⁶ J/kg) × (0,5 kg) = 1,15 × 10⁶ J = 1 150 000 J.

Giải thích: Định luật I của nhiệt động lực học có dạng ΔU = A + Q. Khi hệ nhận công từ môi trường, công A > 0. Khi hệ tỏa nhiệt ra môi trường, nhiệt lượng Q |Q|, thì ΔU > 0. - Nếu A < |Q|, thì ΔU < 0. - Nếu A = |Q|, thì ΔU = 0. Do đó, ΔU có thể dương, âm hoặc bằng không tùy thuộc vào độ lớn tương đối của công nhận được và nhiệt lượng tỏa ra.

Giải thích: a) Công mà khối khí thực hiện trong quá trình đẳng áp được tính bằng công thức A' = pΔV = p(V₂ - V₁). Công mà khối khí nhận được là A = -A' = -p(V₂ - V₁) = p(V₁ - V₂). V₁ = 6 lít = 6 × 10^-3 m³ V₂ = 4 lít = 4 × 10^-3 m³ p = 2 × 10⁵ Pa A = (2 × 10⁵ Pa) × (6 × 10^-3 m³ - 4 × 10^-3 m³) A = (2 × 10⁵) × (2 × 10^-3) = 400 J. b) Theo Định luật I của nhiệt động lực học: ΔU = A + Q. Khối khí nhận công A = 400 J. Khối khí tỏa nhiệt lượng 300 J, nên Q = -300 J. ΔU = 400 J + (-300 J) = 100 J. Vậy, công mà khối khí nhận được là 400 J và độ biến thiên nội năng là 100 J.

Giải thích: A là đúng: Sự sôi là một dạng bay hơi đặc biệt, mãnh liệt, xảy ra khi áp suất hơi bão hòa trong bọt khí bằng áp suất bên ngoài. B là đúng: Áp suất bên ngoài càng cao thì nhiệt độ sôi càng cao và ngược lại. Ví dụ, nước sôi ở 100 °C ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn, nhưng sôi ở nhiệt độ thấp hơn trên núi cao và cao hơn trong nồi áp suất. C là đúng: Khi chất lỏng đang sôi, nhiệt độ của nó không đổi cho đến khi toàn bộ chất lỏng chuyển hết thành hơi (nếu áp suất không đổi). Nhiệt lượng cung cấp trong giai đoạn này dùng để phá vỡ liên kết phân tử, không làm tăng động năng trung bình của phân tử. D là KHÔNG ĐÚNG: Nhiệt độ sôi của nước (và các chất lỏng khác) phụ thuộc vào áp suất bên ngoài. Chỉ ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn (khoảng 1 atm) thì nước mới sôi ở 100 °C.

Giải thích: Để chuyển đổi nhiệt độ từ thang Celsius (°C) sang thang Kelvin (K), ta sử dụng công thức T(K) = T(°C) + 273.15. Trong các bài toán vật lý phổ thông, thường làm tròn thành 273. Vậy, 27 °C tương ứng với 27 + 273 = 300 K.

Giải thích: Trạng thái cân bằng nhiệt là trạng thái mà trong đó không có sự trao đổi nhiệt năng giữa các vật hoặc giữa vật với môi trường. Điều này xảy ra khi các vật có cùng nhiệt độ.

Giải thích: Theo Định luật I của nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng của hệ là ΔU = Q + A, trong đó Q là nhiệt lượng mà hệ nhận được và A là công mà hệ nhận được. Trong quá trình này, thể tích của khí không đổi (quá trình đẳng tích), nên công mà khí thực hiện (hoặc nhận) bằng 0 (A = 0). Khí nhận nhiệt lượng Q = 600 J. Vậy, độ biến thiên nội năng của khối khí là ΔU = 600 J + 0 J = 600 J.

Giải thích: Nội năng là một hàm trạng thái, tức là nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái hiện tại của hệ (nhiệt độ, thể tích). Khi một khối khí thực hiện một chu trình kín, nó quay trở lại trạng thái ban đầu của mình. Do đó, trạng thái cuối cùng giống với trạng thái ban đầu, và độ biến thiên nội năng của khối khí trong cả chu trình luôn bằng 0 (ΔU = 0).

Giải thích: a) Công mà khối khí thực hiện lên môi trường trong quá trình đẳng áp được tính bằng công thức A' = PΔV.
Áp suất P = 3 × 10⁵ Pa.
Độ biến thiên thể tích ΔV = V_cuối - V_đầu = 5 lít - 2 lít = 3 lít = 3 × 10^-3 m³.
Công A' = (3 × 10⁵ Pa) × (3 × 10^-3 m³) = 900 J.

b) Theo Định luật I của nhiệt động lực học, độ biến thiên nội năng ΔU = Q + A, trong đó A là công mà hệ nhận được.
Công mà hệ nhận được A = -A' = -900 J (vì khí thực hiện công lên môi trường).
Độ biến thiên nội năng ΔU = 450 J (khí tăng nội năng).
Từ công thức ΔU = Q + A, ta có Q = ΔU - A.
Q = 450 J - (-900 J) = 450 J + 900 J = 1350 J.
Vậy, nhiệt lượng mà khối khí nhận được từ môi trường là 1350 J.

Giải thích: Độ không tuyệt đối (0 K hay -273,15 °C) là nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được trong vũ trụ. Tại nhiệt độ này, theo lý thuyết, các phân tử và nguyên tử của vật chất ngừng hoàn toàn mọi chuyển động nhiệt (dao động, quay, tịnh tiến).

Giải thích: Nhiệt lượng cần cung cấp được tính bằng công thức Q = mcΔT, trong đó: - m = 1,5 kg (khối lượng) - c = 400 J/(kg.K) (nhiệt dung riêng) - ΔT = T_cuối - T_đầu = 120 °C - 20 °C = 100 °C = 100 K (độ biến thiên nhiệt độ) Q = 1,5 kg × 400 J/(kg.K) × 100 K = 60000 J.

Giải thích: Thang Kelvin là thang nhiệt độ tuyệt đối, có điểm 0 K là nhiệt độ thấp nhất có thể (độ không tuyệt đối), do đó không có giá trị nhiệt độ âm trên thang này. - Độ lớn của một độ trên thang Celsius và thang Kelvin là bằng nhau (1 °C = 1 K). - Điểm 0 °C tương ứng với 273,15 K (làm tròn là 273 K). - Công thức chuyển đổi từ Celsius sang Kelvin là K = °C + 273,15 (hoặc K = °C + 273).

Giải thích: Gọi T_cb là nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp. Nhiệt lượng do nước nóng tỏa ra: Q_tỏa = m₁c(T₁ - T_cb) = 2 × 4200 × (80 - T_cb) Nhiệt lượng do nước lạnh thu vào: Q_thu = m₂c(T_cb - T₂) = 3 × 4200 × (T_cb - 20) Theo phương trình cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu 2 × 4200 × (80 - T_cb) = 3 × 4200 × (T_cb - 20) Chia cả hai vế cho 4200: 2 × (80 - T_cb) = 3 × (T_cb - 20) 160 - 2T_cb = 3T_cb - 60 160 + 60 = 3T_cb + 2T_cb 220 = 5T_cb T_cb = 220 / 5 = 44 °C. Vậy, nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp là 44 °C.

Giải thích: Theo công thức nhiệt lượng Q = mcΔT, với m và ΔT là như nhau cho cả hai vật, thì nhiệt lượng Q tỉ lệ thuận với nhiệt dung riêng c. Vì Q_B (8000 J) lớn hơn Q_A (5000 J) để đạt cùng một độ tăng nhiệt độ, điều đó có nghĩa là nhiệt dung riêng của vật B lớn hơn nhiệt dung riêng của vật A. Chất có nhiệt dung riêng lớn hơn sẽ cần nhiều nhiệt lượng hơn để tăng nhiệt độ lên một lượng nhất định.

Giải thích: Nhiệt lượng cung cấp để làm nóng một vật được tính bằng công thức Q = mcΔT, trong đó m là khối lượng, c là nhiệt dung riêng và ΔT là độ biến thiên nhiệt độ. Vì hai vật A và B có cùng khối lượng (m_A = m_B = m) và được cung cấp cùng một nhiệt lượng (Q_A = Q_B = Q), ta có: Q = m × c_A × ΔT_A Q = m × c_B × ΔT_B Từ đó suy ra: c_A × ΔT_A = c_B × ΔT_B Hay c_A / c_B = ΔT_B / ΔT_A Theo đề bài, ΔT_A = 15 °C và ΔT_B = 20 °C. Vì ΔT_B (20 °C) > ΔT_A (15 °C), suy ra c_A > c_B. Nói cách khác, vật có độ tăng nhiệt độ ít hơn khi nhận cùng một nhiệt lượng (với cùng khối lượng) thì có nhiệt dung riêng lớn hơn.

Giải thích: Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn khối chì là: Q_cần = m × λ = 0,5 kg × 2,5 × 10⁴ J/kg = 12500 J. Nhiệt lượng cung cấp là Q_{cung cấp} = 10000 J. Vì Q_{cung cấp} (10000 J) < Q_cần (12500 J), nên khối chì sẽ không nóng chảy hoàn toàn. Khối lượng chì đã nóng chảy là: m_{nóng chảy} = Q_{cung cấp} / λ = 10000 J / (2,5 × 10⁴ J/kg) = 0,4 kg.

Giải thích: Nhiệt nóng chảy riêng (λ) của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg chất đó ở nhiệt độ nóng chảy của nó mà không làm thay đổi nhiệt độ. Tương tự, nó cũng là nhiệt lượng mà 1 kg chất đó tỏa ra khi đông đặc hoàn toàn ở nhiệt độ đông đặc (nóng chảy) mà không làm thay đổi nhiệt độ.

Giải thích: Đầu tiên, ta tính khối lượng của 2 lít nước: V = 2 lít = 2 × 10^-3 m³ m = ρ × V = 1000 kg/m³ × 2 × 10^-3 m³ = 2 kg. Tiếp theo, tính nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước từ 25 °C lên 100 °C: Q = m × c × ΔT = 2 kg × 4200 J/(kg.K) × (100 - 25) °C = 2 × 4200 × 75 J = 630000 J. Công suất của ấm đun là P = 1200 W. Nhiệt lượng Q được cung cấp bởi công suất P trong thời gian t theo công thức Q = P × t. Từ đó, thời gian cần thiết là: t = Q / P = 630000 J / 1200 W = 525 giây.

Giải thích: Tính nhiệt lượng Q₁: Q₁ là nhiệt lượng cần để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg băng ở 0 °C thành nước ở 0 °C. Đây là quá trình chuyển pha, sử dụng công thức Q = m × λ. Q₁ = 1 kg × 3,4 × 10⁵ J/kg = 340000 J. Tính nhiệt lượng Q₂: Q₂ là nhiệt lượng cần để làm nóng 1 kg nước từ 0 °C lên 80 °C. Đây là quá trình tăng nhiệt độ, sử dụng công thức Q = m × c × ΔT. Q₂ = 1 kg × 4200 J/(kg.K) × (80 - 0) °C = 1 × 4200 × 80 J = 336000 J. So sánh Q₁ và Q₂: Ta thấy Q₁ = 340000 J và Q₂ = 336000 J. Vậy Q₁ > Q₂.

Giải thích: Nước có nhiệt dung riêng rất cao (4200 J/(kg.K)), điều này có nghĩa là nước có khả năng hấp thụ một lượng nhiệt lớn mà nhiệt độ của nó chỉ tăng lên một lượng nhỏ. Đây là đặc tính quan trọng giúp nước trở thành một chất tải nhiệt hiệu quả, làm mát các hệ thống bằng cách mang đi nhiều nhiệt năng.

Giải thích: Gọi t_cb là nhiệt độ cân bằng của hệ.
Nhiệt lượng do miếng đồng tỏa ra:
Q_tỏa = m_Cu . c_Cu . (t_Cu - t_cb)
Q_tỏa = 0,2 . 380 . (120 - t_cb) = 76 . (120 - t_cb) (J)

Nhiệt lượng mà cốc nhôm thu vào:
Q_{thu, Al} = m_Al . c_Al . (t_cb - t_nước)
Q_{thu, Al} = 0,1 . 880 . (t_cb - 25) = 88 . (t_cb - 25) (J)

Nhiệt lượng mà nước thu vào:
Q_{thu, nước} = m_nước . c_nước . (t_cb - t_nước)
Q_{thu, nước} = 0,5 . 4200 . (t_cb - 25) = 2100 . (t_cb - 25) (J)

Theo phương trình cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_{thu, Al} + Q_{thu, nước}
76 . (120 - t_cb) = 88 . (t_cb - 25) + 2100 . (t_cb - 25)
9120 - 76t_cb = (88 + 2100) . (t_cb - 25)
9120 - 76t_cb = 2188 . (t_cb - 25)
9120 - 76t_cb = 2188t_cb - 54700
9120 + 54700 = 2188t_cb + 76t_cb
63820 = 2264t_cb
t_cb = 63820 / 2264 ≈ 28,188 °C
Làm tròn đến 1 chữ số thập phân, t_cb ≈ 28,2 °C.

Giải thích: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Q = mcΔt. Nếu Q được đặt trên trục tung và Δt trên trục hoành, thì độ dốc của đường thẳng (slope) sẽ là mc.
Từ đồ thị, ta thấy đường biểu diễn của vật A có độ dốc lớn hơn đường biểu diễn của vật B. Điều này có nghĩa là, để đạt được cùng một độ tăng nhiệt độ Δt, vật A cần một nhiệt lượng Q lớn hơn vật B.
Vì khối lượng m của hai vật là như nhau, nên vật nào có độ dốc lớn hơn sẽ có nhiệt dung riêng c lớn hơn. Do đó, c_A > c_B.

Giải thích: Quá trình chuyển đổi diễn ra qua ba giai đoạn:
1. Nung nóng nước đá từ -10 °C lên 0 °C:
Q₁ = m . c_đá . Δt_đá = 0,3 kg . 2100 J/(kg.K) . (0 - (-10)) K = 0,3 . 2100 . 10 = 6300 J

2. Nóng chảy hoàn toàn nước đá ở 0 °C thành nước ở 0 °C:
Q₂ = m . λ = 0,3 kg . 3,4 × 10⁵ J/kg = 102000 J

3. Nung nóng nước từ 0 °C lên 50 °C:
Q₃ = m . c_nước . Δt_nước = 0,3 kg . 4200 J/(kg.K) . (50 - 0) K = 0,3 . 4200 . 50 = 63000 J

Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là:
Q_tổng = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 6300 J + 102000 J + 63000 J = 171300 J.

Giải thích: Trong quá trình đông đặc, chất lỏng tỏa nhiệt ra môi trường mà không làm thay đổi nhiệt độ của nó (nhiệt độ vẫn giữ nguyên ở điểm đông đặc). Việc tỏa nhiệt này làm giảm nội năng của chất. Nội năng của một chất phụ thuộc vào nhiệt độ và cấu trúc phân tử của nó. Mặc dù nhiệt độ không đổi, nhưng sự sắp xếp lại của các phân tử khi chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn, cùng với việc mất đi năng lượng tiềm ẩn (nhiệt nóng chảy/đông đặc), làm giảm nội năng của hệ.

Giải thích: Nhiệt lượng cần cung cấp để làm hóa hơi một khối lượng chất lỏng ở nhiệt độ sôi được tính bằng công thức: Q = L.m Trong đó: L là nhiệt hóa hơi riêng (L = 2,3 × 10⁶ J/kg) m là khối lượng chất lỏng (m = 0,8 kg) Vậy, Q = (2,3 × 10⁶ J/kg) × (0,8 kg) = 1,84 × 10⁶ J.

Giải thích: Nhiệt lượng cần để làm nóng chảy hoàn toàn khối thiếc là: Q_{toàn phần} = λ.m = (5,9 × 10⁴ J/kg) × (0,6 kg) = 35400 J. Nhiệt lượng đã cung cấp là Q_{cung cấp} = 45000 J. Vì Q_{cung cấp} > Q_{toàn phần}, nên khối thiếc đã nóng chảy hoàn toàn và nhiệt lượng còn lại sẽ làm tăng nhiệt độ của thiếc lỏng. À, đề hỏi 'khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn' sau khi cung cấp 45000 J. Có vẻ tôi đã tính sai nếu nó nóng chảy hoàn toàn. Hãy xem lại câu hỏi. 'khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn'. Điều này ngụ ý rằng nó chưa nóng chảy hoàn toàn. Để làm nóng chảy một phần khối thiếc, nhiệt lượng cần thiết là Q = λ.m'. Trong đó m' là khối lượng thiếc đã nóng chảy. Từ đó, m' = Q_{cung cấp} / λ = 45000 J / (5,9 × 10⁴ J/kg) ≈ 0,7627 kg. Nhưng khối lượng thiếc ban đầu chỉ có 0,6 kg. Điều này có nghĩa là khối thiếc đã nóng chảy hoàn toàn. Vậy, khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn là 0 kg. **Rút kinh nghiệm:** Câu hỏi này có thể gây nhầm lẫn nếu học sinh không so sánh nhiệt lượng cung cấp với nhiệt lượng nóng chảy toàn phần. Đề bài cần được diễn giải rõ hơn hoặc số liệu cần được điều chỉnh để khối lượng còn lại ở trạng thái rắn là một giá trị khác 0. **Điều chỉnh câu hỏi và đáp án:** Giả sử nhiệt lượng cung cấp là 24000 J. Khối lượng thiếc đã nóng chảy là: m' = Q_{cung cấp} / λ = 24000 J / (5,9 × 10⁴ J/kg) ≈ 0,4068 kg. Khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn là: m_{còn lại} = m_{ban đầu} - m' = 0,6 kg - 0,4068 kg ≈ 0,1932 kg. Làm tròn đến 2 chữ số thập phân: 0,19 kg. Với số liệu ban đầu (45000 J), đáp án phải là 0 kg. Nhưng nếu mục đích là hỏi lượng còn lại, thì số liệu phải được điều chỉnh để nó không nóng chảy hoàn toàn. Tôi sẽ dùng số liệu đã điều chỉnh để có đáp án khác 0, và giải thích rõ. **Sửa lại câu hỏi:** Một khối thiếc có khối lượng 0,6 kg đang ở nhiệt độ nóng chảy của nó (232 °C). Người ta cung cấp cho khối thiếc một nhiệt lượng là 24000 J. Biết nhiệt nóng chảy riêng của thiếc là 5,9 × 10⁴ J/kg. Hỏi khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn là bao nhiêu kg? (Làm tròn đến 2 chữ số thập phân) **Giải thích lại:** Nhiệt lượng cần để làm nóng chảy hoàn toàn khối thiếc là: Q_{toàn phần} = λ.m = (5,9 × 10⁴ J/kg) × (0,6 kg) = 35400 J. Nhiệt lượng đã cung cấp là Q_{cung cấp} = 24000 J. Vì Q_{cung cấp} < Q_{toàn phần}, nên khối thiếc không nóng chảy hoàn toàn. Khối lượng thiếc đã nóng chảy là: m_{nóng chảy} = Q_{cung cấp} / λ = 24000 J / (5,9 × 10⁴ J/kg) ≈ 0,4068 kg. Khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn là: m_{rắn còn lại} = m_{ban đầu} - m_{nóng chảy} = 0,6 kg - 0,4068 kg = 0,1932 kg. Làm tròn đến 2 chữ số thập phân, khối lượng thiếc còn lại ở trạng thái rắn là 0,19 kg.

Giải thích: Trong quá trình sôi (hóa hơi) ở nhiệt độ không đổi, chất lỏng vẫn tiếp tục nhận nhiệt lượng từ môi trường bên ngoài. Nhiệt lượng này không dùng để làm tăng động năng trung bình của các phân tử (vì nhiệt độ không đổi), mà dùng để cung cấp năng lượng cho các phân tử phá vỡ các liên kết giữa chúng, chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Điều này làm tăng thế năng tương tác giữa các phân tử, do đó nội năng của chất tăng lên.

Giải thích: Quá trình chuyển đổi 0,5 kg nước đá ở 0 °C thành hơi nước ở 100 °C gồm ba giai đoạn: 1. **Nóng chảy nước đá:** Chuyển 0,5 kg nước đá ở 0 °C thành 0,5 kg nước lỏng ở 0 °C. Q₁ = m × λ_{nóng chảy} = 0,5 kg × (3,4 × 10⁵ J/kg) = 1,7 × 10⁵ J = 170000 J. 2. **Làm nóng nước lỏng:** Chuyển 0,5 kg nước lỏng từ 0 °C lên 100 °C. Q₂ = m × c_nước × Δt = 0,5 kg × 4200 J/(kg.K) × (100 °C - 0 °C) = 0,5 × 4200 × 100 = 2,1 × 10⁵ J = 210000 J. 3. **Hóa hơi nước:** Chuyển 0,5 kg nước lỏng ở 100 °C thành 0,5 kg hơi nước ở 100 °C. Q₃ = m × L_{hóa hơi} = 0,5 kg × (2,3 × 10⁶ J/kg) = 1,15 × 10⁶ J = 1150000 J. Tổng nhiệt lượng cần cung cấp là: Q_tổng = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 170000 J + 210000 J + 1150000 J = 1530000 J. Kiểm tra lại phép tính: 170000 + 210000 + 1150000 = 1530000. **Lưu ý:** Đã có lỗi tính toán trong giải thích, tôi sẽ sửa lại kết quả cuối cùng cho khớp. Q₁ = 0,5 × 340000 = 170000 J Q₂ = 0,5 × 4200 × 100 = 210000 J Q₃ = 0,5 × 2300000 = 1150000 J Tổng = 170000 + 210000 + 1150000 = 1530000 J **Tôi đã nhầm lẫn khi tạo đáp án `1465000` ban đầu, đáp án đúng phải là `1530000`. Tôi sẽ sửa lại đáp án `correct` cho câu này.**

Giải thích: Trong quá trình nóng chảy của chất rắn kết tinh, nhiệt độ của chất không đổi, điều này có nghĩa là động năng trung bình của các phân tử không thay đổi. Nhiệt lượng cung cấp trong giai đoạn này (nhiệt nóng chảy) chủ yếu được dùng để cung cấp năng lượng cho các phân tử phá vỡ các liên kết trong cấu trúc mạng tinh thể, làm tăng thế năng tương tác giữa chúng và chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Công chống lại áp suất khí quyển hoặc sự tăng thể tích có thể xảy ra nhưng không phải là mục đích chính của nhiệt lượng nóng chảy.

Giải thích: Nhiệt nóng chảy riêng (λ) là một hằng số vật lí đặc trưng cho mỗi chất, thể hiện nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg chất đó ở nhiệt độ nóng chảy. Nó không phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu, khối lượng hay tốc độ cung cấp nhiệt mà chỉ phụ thuộc vào bản chất của chất.

Giải thích: Nhiệt lượng cần loại bỏ để đông đặc nước ở 0 °C thành nước đá ở 0 °C là: Q₁ = m × λ = 0,4 kg × 3,4 × 10⁵ J/kg = 136000 J. Nhiệt lượng cần loại bỏ để làm lạnh nước đá từ 0 °C xuống -10 °C là: Q₂ = m × c_đá × Δt = 0,4 kg × 2100 J/(kg.K) × (0 - (-10)) °C = 0,4 × 2100 × 10 = 8400 J. Tổng nhiệt lượng cần loại bỏ là: Q_tổng = Q₁ + Q₂ = 136000 J + 8400 J = 144400 J.

Giải thích: Quá trình bay hơi là quá trình chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí. Để thực hiện quá trình này, các phân tử chất lỏng (mồ hôi) cần phải hấp thụ một lượng nhiệt năng nhất định (nhiệt hóa hơi) từ môi trường xung quanh, bao gồm cả cơ thể người. Khi nhiệt lượng từ cơ thể bị hấp thụ để làm mồ hôi bay hơi, cơ thể sẽ mất đi nhiệt và cảm thấy mát mẻ hơn.

Giải thích: Gọi m_hơi = 0,05 kg, t_hơi = 100 °C. Gọi m_nước = 2 kg, t_nước = 20 °C. Gọi t là nhiệt độ cân bằng cuối cùng của hệ. Nhiệt lượng hơi nước tỏa ra khi ngưng tụ hoàn toàn ở 100 °C: Q_tỏa1 = m_hơi × L_h = 0,05 kg × 2,3 × 10⁶ J/kg = 115000 J. Nhiệt lượng nước ngưng tụ (có khối lượng 0,05 kg) tỏa ra khi nguội từ 100 °C xuống t: Q_tỏa2 = m_hơi × c_nước × (100 - t) = 0,05 × 4200 × (100 - t) = 210 × (100 - t) J. Nhiệt lượng nước trong thùng thu vào khi nóng lên từ 20 °C đến t: Q_thu = m_nước × c_nước × (t - 20) = 2 × 4200 × (t - 20) = 8400 × (t - 20) J. Theo phương trình cân bằng nhiệt: Q_tỏa1 + Q_tỏa2 = Q_thu 115000 + 210 × (100 - t) = 8400 × (t - 20) 115000 + 21000 - 210t = 8400t - 168000 136000 - 210t = 8400t - 168000 136000 + 168000 = 8400t + 210t 304000 = 8610t t = 304000 / 8610 ≈ 35,3077... °C. Làm tròn đến 1 chữ số thập phân, ta được t ≈ 35,3 °C.

Giải thích: Nhiệt hóa hơi riêng lớn hơn nhiệt nóng chảy riêng có nghĩa là cần một lượng nhiệt năng lớn hơn rất nhiều để chuyển 1 kg nước từ trạng thái lỏng sang hơi so với chuyển 1 kg nước đá từ rắn sang lỏng. Do đó, khi nước bay hơi, nó hấp thụ một lượng nhiệt lớn từ môi trường, gây ra hiệu ứng làm mát rất mạnh (ví dụ: đổ mồ hôi, làm mát bằng hơi nước). Ngược lại, quá trình tan chảy của nước đá cũng hấp thụ nhiệt nhưng với cường độ thấp hơn đáng kể so với bay hơi.