Công thức tính năng suất tỏa nhiệt và bài tập có đáp án cực hay

Bạn có bài tập tìm năng suất tỏa nhiệt của dầu nhưng bạn không biết cách tính như thế nào? Sau đây, THPT CHUYÊN LAM SƠN chia sẻ lý thuyết năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu là gì? Công thức tính năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu và bài tập có đáp án chi tiết trong bài viết dưới đây

Nội Dung

Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu là gì?

Đại lượng cho biết nhiệt lượng tỏa ra khi 1 kg nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn gọi là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu. Kí hiệu là q, đơn vị tính là J/kg

Ví dụ: Khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá, nhiệt lượng tỏa ra là Q = 27.10⁶ J. Ta nói 27.10⁶ J là năng suất tỏa nhiệt của than đá.

Năng suất tỏa nhiệt của một số nhiên liệu

Công thức tính năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu

Nhiệt lượng toả ra khi nhiên liệu bị đốt cháy được tính theo công thức:

Q = qm

Trong đó:

Q: nhiệt lượng toả ra(J)
q: năng suất toả nhiệt của nhiên liệu(J/kg)
m: khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn(kg)

Tham khảo thêm: Công thức tính nhiệt lượng và bài tập có lời giải từ A – Z

Bài tập tính năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu thường gặp

Dạng 1: Tính hiệu suất của bếp và khối lượng nhiên liệu cần đốt cháy

Ta có: Q_tp = q.m và Q_ci = Q_thu

Ví dụ 1: Dùng một bếp dầu hỏa để đun sôi 2 lít nước từ 15^oC thì mất 10 phút. Hỏi mỗi phút phải dùng bao nhiêu dầu hỏa? Biết rằng chỉ có 20% nhiệt lượng do dầu hỏa tỏa ra làm nóng nước.

Lời giải

Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước:

Q = m₁.c₁.(t – t₁) = 2.4190.(100 – 15) = 712300J

Nhiệt lượng do bếp dầu tỏa ra là:

Q_tp = Q/H = (712300.100)/20 = 3561500 J

Nhiệt lượng này do dầu cháy trong 10 phút tỏa ra. Vậy khối lượng dầu cháy trong 10 phút là:

m = Q_tp/q = 3561500/44.106 = 0,08 kg

Lượng dầu cháy trong 1 phút là:

m₀ = m/10 = 0,008 kg = 8g

Ví dụ 2:Tính hiệu suất của một bếp dầu, biết rằng phải tốn 150g dầu mới đun sôi được 4,5 lít nước ở 20^oC.

Lời giải

Nhiệt lượng dùng để làm nóng nước là:

Q₁ = m₁.c₁.(t – t1) = 4200.4,5.(100 – 20) = 151200J

Nhiệt lượng toàn phần do dầu hỏa tỏa ra là:

Q_tp = m.q = 0,15.44.10⁶ = 6,6.10⁶ J

Hiệu suất của bếp dầu là:

Ví dụ 3: Một động cơ nhiệt dùng xăng có hiệu suất 50%. Tính công cơ học mà động cơ sinh ra khi tiêu thụ 300 kg xăng. Biết năng suất toả nhiệt của xăng là 46.10⁶ J/kg.

Lời giải

Nhiệt lượng toả ra khi đốt 300 kg xăng là:

Q = q.m = 46.106.300 = 1,38.10¹⁰ (J).

Khi H = 50%, động cơ sinh ra một công cơ học là:

A_i = Q.H = 1,38.1010.0,5 = 6,9.10⁹ (J).

Dạng 2: Tính khối lượng, độ tăng nhiệt độ, nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối của vật thu nhiệt

Khi chỉ có một vật thu nhiệt và có hiệu suất H:

Q_tp = q.m và Q_ci = m_thu.c_thu. Δt ⇒ H.q.m = m_thu.c_thu. Δt

Ví dụ 1: Dùng bếp củi để đun sôi 5 lít nước ở 25°C thì cần bao nhiêu kg củi khô? Biết năng suất toả nhiệt của củi khô là 10.10⁶ J/kg; hiệu suất của bếp củi là 30% và nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K

Lời giải

Nhiệt lượng cần cung cấp đề đun sôi 5 lít nước từ 25°C là:

Q_i = m_thu.c_thu.(t₂ – t₁) = 5.4200.(100 – 25) = 1575000 (J).

Nhiệt lượng cần toả ra khi đốt củi khô là:

Q = Q_i/H = 157500/0,3 = 5250000 J

Khối lượng củi khô cần thiết là:

m = Q/q = 5250000/10.10⁶ = 21/40 = 0,525 kg

Ví dụ 2: Để đun sôi một lượng nước bằng bếp dầu có hiệu suất 30%, phải dùng hết 1 lít dầu. Để đun sôi cũng lượng nước trên với bếp dầu có hiệu suất 20%, thì phải dùng là bao nhiêu?

Lời giải

Ta có: H₁ = Qci/Q_tp1 ⇒ Q_ci = H₁.Q_tp1 = 0,3.m₁.q

H₂ = Q_ci/Q_tp2 ⇒ Q_ci = H2.Q_tp2 = 0,2.m₂.q

Vì trong cả hai trường hợp đều đun sôi cùng một lượng nước nên Qci không đổi:

Q_ci = 0,3.m₁.q = 0,2.m₂.q

m2 = (0,03/0,2).m₁ =1,5m₁

Ví dụ 2: Một bếp dầu hỏa có hiệu suất 30%.

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

b) Với lượng dầu trên có thể đun sôi được bao nhiêu kilôgam nước có nhiệt độ ban đầu 30^oC.

Năng suất tỏa nhiệt của dầu hỏa là 44.10⁶ J.kg

Lời giải:

a) Nhiệt lượng bếp dầu tỏa ra:

Q_tp = m.q = 0,03.44.10⁶ = 1320000J

Nhiệt lượng có ích mà bếp dầu cung cấp:

Q_ci = Q_tp.H = 1320000.30% = 396000J

Nhiệt lượng hao phí:

Q_hp = Q_tp – Qci = 924000J

b) Nhiệt lượng có ích cần thiết để đun sôi m (kg) nước:

Q_ci = m₁.c₁.Δt₁ = m.c.(t – t₁)

m₁ = Q_ci/c(t – t₁) = 396000 : 4200.(100-30) = 1,35 kg

Hy vọng sau đọc xong bài viết của chúng tôi các bạn có thể nắm được lý thuyết thuyết và công thức tính năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu để vận dụng làm bài tập nhanh chóng