by Dùng một bếp củi có hiệu suất 30% để đun 5 kg nước từ 30°C. Khi đốt cháy hoàn toàn 200g củi khô thì nhiệt độ cuối cùng của nước là bao nhiêu? Biết ấm đựng nước làm bằng nhôm có khối lượng 200g, nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4200 J/kg.K và 880 J/kg.K, năng suất tỏa nhiệt của củi khô là 10$^{7}$ J/kg.
Hướng dẫn
Gọi t là nhiệt độ cuối cùng của ấm nước.
Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 200g củi khô:
Q$_{tp}$ = q$_{c}$.m$_{c}$ = 10$^{7}$.0,2 = 2.10$^{6}$ J
Nhiệt lượng cung cấp cho ấm nước:
Q$_{ấm nước}$ = Q$_{ci}$ = H.Q$_{tp}$ = 0,3.2.10$^{6}$ = 6.10$^{5}$ J (1)
Mặt khác nhiệt lượng do ấm nước thu:
Q$_{ấm nước}$ = Q$_{ấm thu}$ + Q$_{nước thu}$
Q$_{ấm nước}$ = (m$_{a}$c$_{a}$ + m$_{n}$c$_{n}$).(t – t$_{n}$)
Q$_{ấm nước}$ = (0,2.880 + 5.4200).(t – 30) = 21176.(t – 30) (2)
Từ (1) và (2) suy ra
Vậy nhiệt độ cuối cùng của ấm nước là 58,3°C
