Đề thi chọn học sinh giỏi quốc gia THPT năm 2015 môn Vật lí

(Bản scan)

Câu II (2,0 điển).

Một máy điều hòa nhiệt độ hai chiều hoạt động theo chư trình Cácnô thuận nghịch làm việc giữa
nguồn nhiệt có nhiệt độ tuyệt đối Tạ (bên trong phòng) và nguồn nhiệt có nhiệt độ tuyệt đối Tụ
(không gian rộng bên ngoài phòng). Khi hoạt động liên tục máy tiêu thụ công suất P từ đường tải
điện năng. Khi máy lấy nhiệt lượng từ bên trong phòng và truyền ra bên ngoài để làm mát căn
phòng, máy là một máy lạnh. Ngược lại, khi máy hấp thụ nhiệt lượng từ bên ngoài và nhà vào trong
phòng để sười ấm. máy là một bơm nhiệt lượng. Do phòng không hoàn toàn cách nhiệt nên xảy ra
quá trình truyền nhiệt giữa môi trường và phòng. Quá trình truyền nhiệt tuân theo phương trình
Q=A(T,-T,}t với A là hệ số truyền nhiệt và được coi là không đổi, t là thời gian. Để duy trì
nhiệt độ trong phòng, máy điều hòa nhiệt độ được kiểm soát bằng một bộ điều khiển mở-tắt thông
thường. Máy lạnh sẽ hoại động khi nhiệt độ trong phòng cao hơn giá trị nhiệt độ đặt trước và tạm
ngừng hoạt động khi nhiệt độ trong phòng thấp hơn nhiệt độ đặt trước. Với bơm nhiệt lượng thì việc
mở-tắt là ngược lại.