thả 2kg nước đá ở -10 độ C vào một nhiệt lượng kế đựng 2,4 kg nước ở 60 độ C . Bình nhiệt lượng kế bằng nhôm có khối lượng 200g và nhiệt dung riêng là 880J/kh.độ
a) Nước đá có tan hết không ?
b) tính nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế ?
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án: C
- Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1,6kg nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ - 10 0 C lên 0 0 C :
- Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn hoàn ở 0 0 C
- Nhiệt lượng do 2kg nước toả ra để hạ nhiệt độ từ 50 0 C đến 0 0 C
- Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế bằng nhôm toả ra để hạ nhiệt độ từ 80 0 C xuống tới 0 0 C
- Ta có:
- Vì Q t h u > Q toả chứng tỏ nước đá chưa tan hết
- Nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp nước và nước đá cũng chính là nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế và bằng 0 0 C
a)ta có:
nhiệt lượng nước đá cần để tan hết là:
\(Q_1=m_1C_1\left(t-t_1\right)+m_1\lambda\)
\(\Leftrightarrow Q_1=33600+537600=571200J\)
nhiệt lượng nước tỏa ra là:
\(Q_2=m_2C_2\left(t_2-t\right)=537600J\)
nhiệt lượng bình tỏa ra là:
\(Q_3=m_3C_3\left(t_3-t\right)=6080J\)
do Q1>(Q2+Q3) nên nước đá chưa tan hết
b)do nước đá chưa tan hết nên nhiệt độ cuối cùng của bình nhiệt lượng kế là 0 độ C
Gọi λ là nhiệt nóng chảy riêng của cục nước đá khối lượng m 0 ở t 0 = 0 ° C ; còn c 1 , m 1 , c 2 , m 2 là nhiệt dung riêng và khối lượng của cốc nhôm và của lượng nước đựng trong cốc ở nhiệt độ t 1 = 20 ° C. Nếu gọi t ° C là nhiệt độ của nước trong cốc nhôm khi cục nước đá vừa tan hết thì lượng nhiệt do cục nước đá ở t 0 = 0 ° C đã thu vào để tan thành nước ở t ° C bằng :
Q = λ m 0 + c 2 m 0 (t - t 0 ) = m 0 ( λ + c 2 t)
Còn nhiệt lượng do cốc nhôm và lượng nước đựng trong cốc ở t 1 = 20 ° C. toả ra để nhiệt độ của chúng giảm tới toC (với t < t 1 ) có giá trị bằng :
Q'= ( c 1 m 1 + c 2 m 2 )( t 1 - t)
Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có :
Q' = Q ⇒ ( c 1 m 1 + c 2 m 2 ) ( t 1 - t) = m 0 ( λ + c 2 t)
Từ đó suy ra :
Thay số : t ≈ 3,7 ° C.
Khi được làm lạnh tới 00C, nước toả ra một nhiệt lượng bằng: Q1 = m1.C1(t – 0) = 0,5.4200.20 = 42 000JĐể làm “nóng” nước đá tới 00C cần tốn một nhiệt lượng:Q2 = m2.C2(0 – t2) = 0,5.2100.15 = 15 750JBây giờ muốn làm cho toàn bộ nước đá ở 00C tan thành nước cũng ở 00C cần một nhiệt lượng là: Q3 = λ.m2 = 3,4.105.0,5 = 170 000JNhận xét:+ Q1 > Q2 : Nước đá có thể nóng tới 00C bằng cách nhận nhiệt lượng do nước toả ra+ Q1 – Q2 < Q3 : Nước đá không thể tan hoàn toàn mà chỉ tan một phần.Vậy sau khi cân bằng nhiệt được thiết lập nước đá không tan hoàn toàn và nhiệt độ của hỗn hợp là 00C
200g=0,2kg
50g=0,05kg
100g=0,1kg
ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Qtỏa=Qthu
\(\Leftrightarrow Q=m_1C_1\left(0--10\right)+m_1\lambda+m_1C_2\left(100-0\right)+m_1L\)
\(\Leftrightarrow Q=3600+68000+84000+460000\)
\(\Leftrightarrow Q=615600J\)
nếu bỏ cục nước đá vào nước thì phương trình cân bằng nhiệt là:
Qtỏa=Qthu
\(\Leftrightarrow Q_n+Q_{nh}=Q_{nđ}\)
\(\Leftrightarrow Q_2+Q_3=Q_1\)
\(\Leftrightarrow m_2C_2\left(t_2-t\right)+m_3C_3\left(t_3-t\right)=m_1C_1\left(t-t_1\right)+\left(m_1-0,05\right)\lambda\)
\(\Leftrightarrow4200m_2\left(20-0\right)+88\left(20-0\right)=360\left(0--10\right)+3,4.10^5\left(0,2-0,05\right)\)
\(\Leftrightarrow84000m_2+1760=54600\)
\(\Rightarrow m_2=0,63kg\)
chú ý ở câu b:
nhiệt độ cân bằng là 0 vì nước đá chưa tan hết.
khối lượng nhân cho lamđa phải trừ đi cho phần chưa tan hết
chúc bạn thành công nhé
Gọi λ là nhiệt nóng chảy riêng của cục nước đá khối lượng m 0 , còn c 1 , m 1 , c 2 , m 2 là nhiệt dung riêng và khối lượng của cốc đồng và của lượng nước đựng trong cốc.
- Lượng nhiệt do cốc đồng và lượng nước đựng trong cốc ở t 1 = 25 ° C toả ra để nhiệt độ giảm tới t = 15,2 ° C có giá trị bằng :
Q = ( c 1 m 1 + c 2 m 2 ) ( t 1 -t)
- Lượng nhiệt do cục nước đá ở t 0 = 0 ° C thu vào để tan thành nước ở t = 15,2 ° C có giá trị bằng :
Q' = m 0 ( λ + c 2 t)
Theo nguyên lí cân bằng nhiệt, ta có :
Q' = Q ⇒ m 0 ( λ + c 2 t) = ( c 1 m 1 + c 2 m 2 ) ( t 1 -t)
Từ đó suy ra :
Thay số với chú ý m0 = 0,775 - 0,700 = 0,075 kg, ta tìm được :
Tóm tắt
m1 = 2kg ; t1 = -10oC
c1 = 2000J/kg.K
\(\lambda\) = 340000J/kg
m2 = 2,4kg ; t2 = 60oC
c2 = 4200J/kg.K
m3 = 200g = 0,2kg
c3 = 880J/kg.K
b) t = ?
Giải
a) Nhiệt lượng nước đá cần thu vào để tăng nhiệt độ từ t1 = -10oC lên nhiệt độ nóng chảy 0oC là:
\(Q_1=m_1.c_1\left(0-t_1\right)=2.2000.10=40000\left(J\right)\)
Nhiệt lượng nước đá cần thu vào để nóng chảy hoàn toàn thành nước lỏng ở 0oC là:
\(Q_2=m_1.\lambda=2.340000=680000\left(J\right)\)
Nhiệt lượng nhiệt lượng kế và nước trong đó tỏa ra khi hạ nhiệt độ từ t2 = 60oC xuống 0oC là:
\(Q_3=\left(m_2.c_2+m_3.c_3\right)\left(t_2-0\right)=\left(2,4.4200+0,2.880\right)60=615360\left(J\right)\)
Ta thấy \(Q_1+Q_2>Q_3\) nên nhiệt lượng nhiệt lượng kế và nước trong đó tỏa ra không đủ để làm nước đá nóng chảy hoàn toàn nên nước đá chưa tan hết.
b) Tuy nhiệt lượng nhiệt lượng kế và nước trong đó tỏa ra không đủ để làm nước đá nóng chảy hoàn nhưng đủ để làm nước đá nóng đến 0oC (do Q1 < Q3) nên nhiệt độ cân bằng hay nhiệt độ cuối cùng của nhiệt lượng kế là 0oC.