Câu 3: Có hai bình cách nhiệt. Bình thứ nhất chứa 5 lít nước ở nhiệt độ $t_1=60^{0}C$, bình thứ hai chứa một lít nước ở $t_2=20^{0}C$. Đầu tiên rót một phần nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai. Sau đó khi bình thứ hai đạt nhiệt độ cân bằng, người ta lại rót từ bình thứ hai sang bình thứ nhất một lượng nước để cho trong hai bình lại có thể tích nước bằng lúc ban đầu. Sau thao tác nhiệt đó nhiệt độ nước trong bình thứ nhất là $59^{0}C$. Hỏi đã rót bao nhiêu nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai và ngược lại ? Tính nhiệt độ cân bằng ở bình thứ hai trong lần rót đầu tiên ?
Do chuyển nước từ bình 1 sang bình 2 và từ bình 2 sang bình 1. Gía trị khối lượng nước trong mỗi bình vẫn như cũ, còn nhiệt độ trong bình thứ 1 hạ xuống 1 lượng Δt1
Δt1=60 độ C-59 độ C=1 độ C
Vậy nước trong bình đã mất đi một nhiệt lượng Q1=m1.c.Δt1
Nhiệt trên đã chuyền sang bình 2, Do đó :
m2 . c . Δt2=Q1=m1 . c. Δt1 (Δt2 là độ biến thiên nhiệt trong bình 2) (1)
Từ (1) ta có : Δt2=(m1/m2) . Δt1=(5/1).1=5 độ C
Như vậy khi chuyển một lượng nước Δm từ bình một sang bình 2 thì nhiệt độ nước trong 2 bình là
t’2=t2+Δt2=20+5=25 độ C
Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:
Δm.c(t1-t’2)=m1.c(t’2-t2)⇒Δm=m2(t’2-t2 / t1-t’2 ) =1(25-20/60-25)=1/7 (kg)
Vậy lượng nước đã rót từ bình 1 sang bình 2 và từ bình 2 sang bình 1 là 1/7kg
Chúc bạn học tốt=)
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
$m_{1}=5kg$
$t_{1}=60^{o}C$
$m_{2}=1kg$
$t_{2}=20^{o}C$
$t=59^{o}C$
$m=?$
Nhiệt độ nước trong bình thứ nhất sau khi cân bằng nhiệt thì giảm : $Δt_{1}=60-59=1^{o}C$ và nhiệt lượng : $Q_{1}=m_{1}.c.Δt_{1}$ mà nước trong bình một đã mất đi được dùng để làm nóng nước trong bình 2
Nhiệt lượng nước trong bình một đã mất đi bằng nhiệt lượng nước trong bình hai thu vào :
$Q_{1}=Q_{2}$
$m_{1}.c.Δt_{1}=m_{2}.c.Δt_{2}$
$m_{1}=m_{2}.Δt_{2}$
⇒ $Δt_{2}=\frac{m_{1}}{m_{2}}=5^{o}C$
Vậy nhiệt độ cân bằng ở bình thứ hai trong lần rót đầu tiên là $t’=t_{2}+Δt_{2}=20+5=25^{o}C$
Phương trình cân bằng nhiệt :
$Q_{tỏa}=Q_{thu}$
$m.c.Δt’=m_{2}.c.Δt_{2}$
$m.(60-25)=m_{2}.(25-20)$
$35m=5$
$m=\frac{1}{7}(kg)$
Vậy đã rót $\frac{1}{7}kg$ nước từ bình thứ nhất sang bình thứ hai và ngược lại