Người ta thả 1kg nước đá ở nhiệt độ - 300C vào một bình chứa 3kg nước ở nhiệt độ 480C.
a. Xác định nhiệt độ của hỗn hợp khi cân bằng nhiệt.
b. Sau đó người ta thả vào bình một cục nước đá khác ở 00C gồm một mẩu chì ở giữa có khối lượng 10 gam và M gam nước đá bao quanh mẩu chì. Khối lượng M của cục nước đá đó phải tối thiểu bằng bao nhiêu để mẩu chì không bị chìm.
Cho cđá = 2100J/kg.K; cn = 4200J/kg.K; cchì = 130J/kg.K; đá = 3,4.105J/kg; Dđá = 900kg/m3; Dn = 1000kg/m3; Dchì = 11500kg/m3. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa bình và môi trường.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
a) Nhiệt lượng thu vào để nóng chảy bình nước đá(\(0^oC\)): \(Q_1=m_1c_1\left(0-t_1\right)+m_1\lambda=1\cdot2100\cdot30+1\cdot340000=403000J\)
Nhiệt lượng nước đá tỏa ra để hạ nhiệt độ xuống \(0^oC\):
\(Q_2=m_2c_2\left(t_2-0\right)=2\cdot4200\cdot\left(48-0\right)=403200J\)
\(\Rightarrow Q_2>Q_1\),ta có nhiệt độ chung khi cân bằng nhiệt:
Nhiệt lượng 1kg nước thu vào:
\(Q'_1=m_1c_2\left(t-0\right)=4200t\left(J\right)\)
Nhiệt lượng 2kg nước tỏa ra: \(Q'_2=m_2c_2\left(t_2-t_1\right)=2\cdot4200\cdot\left(48-t\right)=403200-8400t\left(J\right)\)
Cân bằng nhiệt:
\(Q_1+Q'_1=Q'_2\Rightarrow40300+4200t=403200-8400t\)
\(\Rightarrow t=0,016^oC\)
Vậy nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng nhiệt là \(t=0,016^oC\)
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Đáp án: D
- Nhiệt lượng do nước đá thu vào để tan chảy hoàn toàn ở 0°C là:
- Nhiệt lượng do nước tỏa ra khi hạ xuống 0°C là:
- Ta thấy Q t h u > Q t ỏ a chứng tỏ chỉ 1 phần nước đá bị tan ra.
- Như vậy khi cân bằng nhiệt, hỗn hợp gồm cả nước và nước đá.
- Hay khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t = 0 0 C
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Đáp án: C
- Giả sử nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng là 0 0 C
- Nhiệt lượng do nước tỏa ra khi hạ xuống 0 0 C là:
- Nhiệt lượng thu vào của viên nước đá để tăng nhiệt độ lên 0 0 C và tan hết tại 0 0 C là:
- Ta thấy Q t h u < Q t ỏ a chứng tỏ nước đá bị tan ra hoàn toàn.
- Gọi nhiệt độ hỗn hợp sau khi cân bằng là t 0 C (t > 0)
- Nhiệt lượng do nước tỏa ra khi hạ xuống 0 0 C là:
- Nhiệt lượng thu vào của viên nước đá để tăng nhiệt độ lên 0 0 C , tan hết tại 0 0 C và tăng lên đến t 0 C là:
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
nhiệt lượng cần thiết để tăng nước đá từ - 30 đến 0 là \(Q_1=1.2100.30=63000\left(J\right)\)
nhiệt lượng cần thiết để làm tan 1 kg đá là \(Q_2=1.34.10^4=340000\left(J\right)\)
Nhiệt lượng tỏa ra khi nước hạ từ 48 đến 0 là \(Q_3=2.4200.48=403200\left(J\right)\)
Vì \(Q_3>Q_2+Q_1\) nên đá tan hết, nhiệt đọ cân bằng lớn hơn 0
Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp là \(\text{⇔ m1c1 ( t1 − t ) = Q1 + Q2 + m2c1 ( t − t0 ) }\)
\(\text{⇔ 2.4200. ( 48 − t ) = 63000 + 340000 + 1.4200 ( t − 0 )}\)
\(\text{⇔ 8400 ( 48 − t ) = 403000 + 4200 t }\)
\(\text{⇔ 403200 − 8400 t = 403000 + 4200 t }\)
\(\text{⇔ 200 = 12600 t ⇒ t = 0 , 016^0C }\)
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Tóm tắt:
m1 = 2kg
c1= 4200J/kg.K
t1 =48oC
m2 = 1kg
c2= 1800J/kg.K
t2 =-30oC
t=?
Giải:
Nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp là:
Q1=Q2 (phương trình cân bằng nhiệt)
m1.c1.△t1=m2.c2.△t2
m1.c1.(t1-t)=m2.c2.(t-t2)
m1.c1.t1 - m1.c1.t = m2.c2.t - m2.c2.t2
m1.c1.t1 + m2.c2.t2 = m2.c2.t + m1.c1.t
m1.c1.t1 + m2.c2.t2 = t(m2.c2 + m1.c1)
t = \(\dfrac{m_1.c_1.t_1+m_2.c_2.t_2}{m_1.c_1+m_2.c_2}\)
t=\(\dfrac{2.4200.48+1.1800.\left(-30\right)}{2.4200+1.1800}\)\(\approx\)34,24oC
Đáp số : t \(\approx\)34,24oC