Dùng một bếp điện loại 200V – 1000W hoạt động ở hiệu điện thế U = 150V để làm sôi ấm nước. Bếp có hiệu suất là 80%. Sự toả nhiệt từ ấm ra không khí như sau: Nếu thử ngắt điện thì sau 1 phút nước hạ xuống 0,5 độ C. Ấm có m1 = 100g, c1 = 600 J/kg.K, nước có m2 = 500g, c2 = 4200 J/kg.K, nhiệt độ ban đầu là 20 độ C. Tính thời gian cần thiết để đun sôi.

Độ giảm nhiệt lượng của ấm trong thời gian 1 phút là:

ΔQ=m1c1+m2c2Δt=(0,1.600+0,5.4200)0,5=1080J

Nhiệt lượng hao phí trong mỗi giây là: Q0=ΔQt=108060=18(J/s), đây chính là phần công suất hao phí ra bên ngoài môi trường .

Điện trở của bếp: R=Ub2Pb=20021000=40Ω

Công suất của bếp khi mắc vào nguồn U = 150V là P=U2Rb=150240=562,5W

Công suất có ích của ấm truyền trong nước: Pi=H.P=0,8.562,5=450W

Ấm cung cấp công suất có ích là Pi=450W nhưng bị hao phí ra bên ngoài môi trường mất ΔP nên thực chất công suất có ích cho quá trình đun sôi là: Pi=Pi−ΔP=450−18=432W

Nhiệt lượng có ích dùng cho việc đun sôi nước là:

Qi=m1c1+m2c2(t2−t1)=(0,1.600+0,5.4200)(100−20)=172800J

Vậy thời gian cần thiết để đun sôi ấm nước trên là: t=QiPi=172800432=400s= 6 phút 40 giây

Chọn A