Bài 1. Cho dây đốt có công suất là 100W vào bình đựng nước thì nhiệt độ của nước khi ổn định là t1 = 250C. Khi công suất của dây đốt là 200W thì nhiệt độ của nước ổn định là t2 = 300C. Không dùng dây đốt để duy trì nước trong bình ở nhiệt độ là t3 = 140C người ta đặt một ống đồng dài xuyên qua bình và cho nước có nhiệt độ là t4 = 100C chảy qua ống với lưu lượng không đổi. Nhiệt độ của nước chảy ra khỏi ống bằng nhiệt độ nước trong bình. Biết rằng công suất truyền nhiệt của bình và môi trường tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ giữa chúng. Xác định lưu lượng nước chảy qua ống đồng.
Đáp án:
7,14 (g/s)
Giải thích các bước giải:
Gọi nhiệt độ môi trường là $t_{0}$ , hệ số tỉ lệ của công suất truyền nhiệt giữa bình và môi trường theo nhiệt độ giữa chúng là k (W/độ C)
Khi nhiệt độ nước trong bình ổn định thì công suất tỏa nhiệt của dây đốt bằng công suất tỏa nhiệt từ bình ra môi trường, do đó:
$P_{1}$ = k($t_{1}$ – $t_{0}$) (1)
$P_{2}$ = k($t_{2}$ – $t_{0}$) (2)
Chia từng vế của (1) cho (2) và thay số, ta được $t_{0}$ = 20 (độ C) và k = 20 (W/độ C)
Khi bình ở nhiệt độ $t_{3}$ = 14 độ C thì công suất cấp nhiệt từ môi trường vào bình là:
$P_{3}$ = k($t_{0}$ – $t_{3}$) (3)
Gọi lưu lượng nước qua ống đồng là u (kg/s)
Công suất thu nhiệt của nước chảy qua ống đồng là: $P_{3}$’ = c.u.($t_{3}$-$t_{4}$)
Nhiệt độ bình ổn định ở $t_{3}$ nên $P_{3}$’ = $P_{3}$, thay số ta tìm được u = 7,14 (g/s)