Một thỏi sắt có khối lượng m1 = 500g và nhiệt dung riêng là 460 J/kg.K và đang ở nhiệt độ t1 = 150C. Thả thỏi sắt vào 1,5 lít nước có nhiệt dung riêng là 4200 J/kg.K đang ở nhiệt độ t2 = 25C. Tính nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt nếu :
a, Chỉ có thỏi sắt và nước trao đổi nhiệt với nhau
b, Hiệu suất truyền nhiệt giữa thỏi sắt và nước chỉ đạt 80%
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Gọi V là thể tích ở nhiệt độ t và V 0 là thể tích ở 0 ° C của thỏi sắt. Theo công thức nở khối vì nhiệt, ta có :
V = V 0 (1 + β t)
với β là hệ số nở khối của sắt. Vì khối lượng m của thỏi sắt không phụ thuộc nhiệt độ nên khối lượng riêng D của thỏi sắt ở nhiệt độ t liên hệ với khối lượng riêng D0 của nó ở 0oC theo công thức :
D/ D 0 = V 0 /V ⇒ D = m/V = D 0 /(1 + β t)
Từ đó suy ra nhiệt độ t của thỏi sắt trước khi thả nó vào cốc nước đá :
t = ( D 0 V - m)/m β
Thay số ta tìm được:
Ta có phương trình cân bằng nhiệt
\(Q_{toả}=Q_{thu}\\ \Leftrightarrow\left(0,5.380\right)\left(90-t_{cb}\right)=1.4200\left(t_{cb}-20\right)\)
Giải phương trình trên ta đc
\(\Rightarrow t_{cb}\approx24,32^o\)
<bạn tự tóm tắt nha!>
Nhiệt lượng cần thiết mà thỏi sắt thu vào là:
\(Q_{thu}=mc\left(t_s-t_đ\right)=2\cdot460\cdot\left(150-25\right)=115000\left(J\right)\)
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)
Nhiệt lượng nhiệt lượng kế và nước thu vào lần lượt là:
Q1 = m1.c1.(t – t1) = 0,128.380.(21,5 – 8,4) = 637,184J
Q2 = m2.c2.(t – t2) = 0,24.4200.(21,5 – 8,4) = 13204,8J
Nhiệt lượng miếng hợp kim tỏa ra:
Q3 = m3.c3.(t3 – t) = 0,192.c3.(100 – 21,5) = 15,072.c3 (J)
Vì nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào nên:
Q3 = Q1 + Q2 (1)
↔ 637,184 + 13204,8 = 15,072.c3
→ c3 = 918J/kg.K
Hợp kim này không thể là hợp kim của đồng và sắt vì cả hai chất có nhiệt dung riêng nhỏ hơn 918J/kg.K