Một quả cầu bằng hợp kim có khối lượng 0,5 kg ở nhiệt độ 1000C được thả vào trong 2 lít nước ở nhiệt độ 200C. Cho nhiệt dung riêng của hợp kim là 1000J/kg.K, của nước là 4200J/kg.K. Hãy xác định nhiệt độ của nước khi cân bằng nhiệt?
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)
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Ta có:
Qtoa là nhiệt lượng mà sắt tỏa ra
Qthu là nhiệt lượng mà nước và nhôm nhận được để tăng nhiệt độ lên 800C và nhiệt lượng của 5g nước tăng từ 200C lên 1000C rồi hóa hơi
Khi quả cầu bắt đầu chạm vào m1=5g nước đã bốc hơi nên lượng nước tăng từ 200C lên 800C chỉ có
m′ = 100 − 5 = 95g
+ Q t o a = m F e c F e t - 80
+ Q t h u = m A l c A l 80 - 20 + m ' c n c 80 - 20 + m 1 c n c 100 - 20 + m 1 L
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
Đáp án: A
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Theo Phương trình cần bằng nhiệt ta có:
QCu = Qnc
=> mCu.cCu. (t1 - t2) = mnc.cnc. (t2 - t3)
=> mCu. 380. (90 - 22) = 2.4200.(22 - 20)
=> m Cu = 0,65 (kg)
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Gọi t1=8,40C - nhiệt độ ban đầu của bình nhôm và nước trong bình nhôm
t2=1000C - nhiệt độ của miếng kim loại
t=21,50C - nhiệt độ khi cân bằng của hệ
Ta có:
Nhiệt lượng do miếng kim loại tỏa ra:
Q K L = m K L . c K L t 2 − − t = 0 , 192. c K L . 100 − 21 , 5 = 15 , 072 c K L
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước thu vào
Q N L K = m N L K . c N L K t − − t 1 = 0 , 128.0 , 128.10 3 . 21 , 5 − 8 , 4 = 214 , 63 J
Q H 2 O = m H 2 O . c H 2 O t − − t 1 = 0 , 21.4 , 18.10 3 . 21 , 5 − 8 , 4 = 11499 , 18 J
Tổng nhiệt lượng thu vào:
Q t h u = Q N L K + Q H 2 O = 214 , 63 + 11499 , 18 = 11713 , 81 J
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
Q t o a = Q t h u ⇔ 15 , 072 c K L = 11713 , 81 ⇒ c K L = 777 , 19 J / k g . K
Đáp án: C
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Nhiệt lượng do thỏi hợp kim tỏa ra:
\(Q_1+Q_2=\left(m_1c_1+m_2c_2\right)\left(t_1-t\right)\)
\(=\left(130m_1+400m_2\right)\left(125-25\right)\)
\(=100.\left(130m_1+400m_2\right)J\)
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước thu vào:
\(Q_3+Q_4=\left(m_3c_3+m_4c_4\right)\left(t-t_2\right)\)
\(=\left(1,6\cdot250+1\cdot4200\right)\left(25-20\right)\)
\(=23000J\)
Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_1+Q_2=Q_3+Q_4\)
\(\Rightarrow100\left(130m_1+400m_2\right)=23000\)
\(\Rightarrow13m_1+40m_2=23\)
Mà \(m_1+m_2=1\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}m_1=0,63kg\\m_2=0,37kg\end{matrix}\right.\)
\(\%m_1=\dfrac{0,63}{1}\cdot100\%=63\%\)
\(\%m_2=100\%-63\%=37\text{%}\)
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
gọi nhiệt độ cân bằng nhiệt là t (độ C)
nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra : Q tỏa=0,5.380.(90-t) (J)
nhiệt lượng nước thu vào : Q thu=2.4200.(t-20)(J)
có Qthu=Q tỏa=>0,5.380.(90-t)=2.4200.(t-20)
<=>17100-190t=8400t-168000<=>-8590t=-185100<=>t\(\approx\)21,5 độ C
vậy nhiệt độ cân bằng nhiệt là 21,5 độ C
![](https://rs.olm.vn/images/avt/0.png?1311)
Tóm tắt
\(m_1=0,1kg\\ t_{1=}=120^0C\\ V=0,5l=0,5dm^3=0,0005m^3\\ t_2=25^0C\\ c_1=380J/kg.K\\ c_2=4200J/kg.K\\ D=1000kg/m^3\\ m_3=1kg\\ t_3=100^0C\\ c_3=880J/kg.K\)
___________
\(t_{cb1}=?^0C\\ t_{cb2}=?^0C\)
Giải
a) Khối lượng của nước là:
\(m_2=D.V=1000.0,0005=0,5kg\)
Nhiệt độ của nước kho cân bằng nhiệt là:
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_1=Q_2\\ \Leftrightarrow m_1.c_1.\left(t_1-t_{cb1}\right)=m_2.c_2.\left(t_{cb1}-t_2\right)\\ \Leftrightarrow0,1.380.\left(120-t_{cb1}\right)=0,5.4200.\left(t_{cb1}-25\right)\\ \Leftrightarrow4560-38t_{cb1}=2100t_{cb1}-52500\\ \Leftrightarrow t_{cb1}\approx26,7^0C\)
b) Nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt là:
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_1+Q_2=Q_3\\ \Leftrightarrow m_1.c_1.\left(t_{cb2}-t_{cb1}\right)+m_2.c_2.\left(t_{cb2}-t_{cb1}\right)=m_3.c_3.\left(t_3-t_{cb2}\right)\\ 0,1.380\left(t_{cb2}-26,7\right)+0,5.4200.\left(t_{cb2}-26,7\right)=1.880.\left(100-t_{cb2}\right)\\ \Leftrightarrow38t_{cb2}-1014,6+2100t_{cb2}-56070=88000-880t_{cb2}\\ \Leftrightarrow t_{cb2}\approx48^0C\)
Gọi nhiệt độ cân bằng hệ là \(t^oC\).
\(V=2l\Rightarrow m=2kg\)
Nhiệt lượng quả cầu tỏa ra:
\(Q_{tỏa}=m_1c_1\left(t_1-t\right)=0,5\cdot880\cdot\left(100-t\right)J\)
Nhiệt lượng nước thu vào:
\(Q_{thu}=m_2c_2\left(t-t_2\right)=2\cdot4200\cdot\left(t-20\right)J\)
Cân bằng nhiệt: \(Q_{thu}=Q_{tỏa}\)
\(\Rightarrow2\cdot4200\cdot\left(t-20\right)=0,5\cdot880\cdot\left(100-t\right)\)
\(\Rightarrow t=23,98^oC\)
Nhiệt độ nước sau khi cân bằng:
\(t_{sau}=23,98+20=43,98^oC\)