Có 100g nước đá ở -10 °C
a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ nước đá lên 0 °C. Cho nhiệt dung riêng của nước đá là 1800J/kg. K
b) Khi nước đá ở 0°C, người ta đặt 1 thỏi kim loại bằng đồng có khối lượng 150g ở 100°C lên trên. Tính khối lượng của nước đá bị tan ra. Cho nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg. K
c) Sau đó, tất cả được đặt vào bình kín cách nhiệt có nhiệt dung không đáng kể. Tìm khối lượng cần phải dẫn vào để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 20°C. Cho biết nhiệt hoá hơi và nhiệt dung riêng của nước lần lượt là 2,3.10^6
Đáp án:
a) \(1800J\)
b) \(0,0115kg\)
c) \(0,015kg\)
Giải thích các bước giải:
a) Nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá tăng đến 0 độ C là:
\({Q_1} = {m_1}{c_1}\left( {0 + 10} \right) = 0,1.1800.10 = 1800J\)
b) Nhiệt lượng đồng tỏa ra khi giảm xuống 0 độ C là:
\({Q_2} = {m_2}{c_2}\left( {100 – 0} \right) = 0,15.380.100 = 5700J\)
Khối lượng đá tan chảy là:
\({m_3} = \dfrac{{{Q_2} – {Q_1}}}{\lambda } = \dfrac{{5700 – 1800}}{{{{3,4.10}^5}}} = 0,0115kg\)
c) Nhiệt lượng thu vào là:
\({Q_3} = {Q_1} + {m_1}\lambda + {m_1}{c_3}\left( {20 – 0} \right) = 44200J\)
Nhiệt lượng tỏa ra là:
\(\begin{array}{l}
{Q_4} = {m_2}{c_2}\left( {100 – 20} \right) + {m_4}L + {m_4}c\left( {100 – 20} \right)\\
\Rightarrow {Q_4} = 4560 + 2636000{m_4}
\end{array}\)
Phương trình cân bằng nhiệt:
\(\begin{array}{l}
{Q_3} = {Q_4} \Rightarrow 44200 = 4560 + 2636000{m_4}\\
\Rightarrow {m_4} = 0,015kg
\end{array}\)