by Người ta cho vào nhiệt lượng kế một hỗn hợp m$_{1}$ = 2 kg nước ở nhiệt độ t$_{1}$ = 25°C và m$_{2}$ = 6kg nước đá ở nhiệt độ t$_{2}$ = -20°C. Bỏ qua sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh và nhiệt dung của nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt độ cân bằng t của hỗn hợp khi đó? Biết nhiệt dung riêng của nước, của nước đá và nhiệt nóng chảy của nước đá lần lượt là C$_{1}$ = 4,2 kJ/kg.K; C$_{2}$ = 2,1 kJ/kg.K và λ = 340 kJ/Kg.
Hướng dẫn
– Nhiệt lượng toả ra của 2kg nước để hạ nhiệt độ tới 0°C là:
Q$_{1}$= m$_{1}$C$_{1}$(t$_{1}$ – 0) = 4,2.2(25 – 0)= 210 (kJ)
– Nhiệt lượng thu vào của nước đá để tăng nhiệt độ lên 0°C là:
Q$_{2}$= m$_{2}$C$_{2}$(0 – t$_{2}$) = 2,1.6.[0 – (-20)]= 252(kJ)
– So sánh Q$_{1}$ < Q$_{2}$ : Điều này chứng tỏ nước hạ nhiệt độ tới 0°C sau đó đông đặc.
– Nhiệt lượng tỏa ra khi 2kg nước đông đặc là:
Q$_{3}$ = λ.m = 340.2 = 680 (kJ)
– So sánh Q$_{1}$ + Q$_{3}$ > Q$_{2}$. Điều này chứng tỏ nước chưa đông đặc hoàn toàn.
– Vậy nhiệt độ của hỗn hợp sau khi cân bằng là 0°C.
Đáp số: 0°C.
C. Bài tập vận dụng
