Một nhiệt lượng kế đựng 2kg nước ở nhiệt độ 15 độ C.Cho một khối nước đá ở độ -10 độ C vào nhiệt lượng kế .Sau khi đạt cân bằng nhiệt người ta cung cấp cho nhiệt lượng kế một nhiệt lượng Q=158kJ thì nhiệt lượng của nhiệt lượng kế đạt 10 độ C. Cần cung cấp thêm nhiệt lượng bao nhiêu để nước trong nhiệt lượng kế bắt dầu sôi? Bỏ qua sự truyền nhiệt cho nhiệt lượng kế và môi trường. Cho nhiệt dung riêng của nước Cn=4200J/kg.K,nhiệt dung riêng của nước đá Cnđ=1800j/kg.K.Nhiệt nóng chảy của nước đá là 34.10^4J/kg
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
gọi m là số lượng kg nước cần thêm
nhiệt lượng để hệ tăng đến 0 độ
\(Q_1=0,1.2100.20+0,125.380.20=5150\left(J\right)\)
nhiệt lượng làm nửa đá tan
\(Q_2=3,4.10^5.\dfrac{0,1}{2}=17000\left(J\right)\)
cân bằng nhiệt ta có \(Q_1+Q_2=m.4200.20\Rightarrow m\approx0,264\left(kg\right)\)
Gọi \(t^oC\) là nhiệt độ cân bằng của hệ.
Nhiệt lượng nước thu:
\(Q_1=m_1\cdot c_1\left(t-t_1\right)=2\cdot4200\cdot\left(t-15\right)J\)
Nhiệt lượng quả cân và nhiệt lượng kế tỏa ra:
\(Q_2=\left(m_2c_2+m_3c_3\right)\left(t_2-t\right)=\left(0,5\cdot368+0,2\cdot910\right)\left(100-t\right)J\)
Cân bằng nhiệt: \(Q_1=Q_2\)
\(\Rightarrow2\cdot4200\cdot\left(t-15\right)=\left(0,5\cdot368+0,2\cdot910\right)\cdot\left(100-t\right)\)
\(\Rightarrow t=18,55^oC\)
Lời giải
Nhiệt lượng nhiệt lượng kế thu vào là:
\(Q_1=m_1.c_đ.\left(t-t_1\right)=0,17.380.\left(18-14\right)=258,4\left(J\right)\)
Nhiệt lượng nước thu vào là:
\(Q_2=m_2.c_n.\left(t-t_1\right)=0,05.4200.\left(18-14\right)=840\left(J\right)\)
Nhiệt lượng chì tỏa ra là:
\(Q_3=m_3.c_{ch}.\left(t_2-t\right)=m_3.130.\left(136-18\right)\left(J\right)\)
Nhiệt lượng kẽm tỏa ra là:
\(Q_4=m_4.c_k.\left(t_2-t\right)=m_4.210.\left(136-18\right)\left(J\right)\)
Bỏ qua sự mất mát nhiệt, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_1+Q_2=Q_3+Q_4\)
\(\Leftrightarrow258,4+840=m_3.130.\left(136-18\right)+m_4.210.\left(136-18\right)\) (*)
Ta có: \(m_3+m_4=0,05\Rightarrow m_4=0,05-m_3\)
Thay vào (*) ta được:
\(258,4+840=m_3.130.\left(136-18\right)+\left(0,05-m_3\right).210.\left(136-18\right)\)
Giải phương trình trên ta được:
\(m_3\approx0,01\left(kg\right)\)
\(\Rightarrow m_4=0,05-m_3\approx0,05-0,01=0,04\left(kg\right)\)
Vậy KL của chì là 0,01 kg ; KL của kẽm là 0,04 kg.
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