Có 2 bình cách nhiệt,bình thứ nhất chứa 2kg nước ở nhiệt độ 20 độ C,bình thứ hai chứa 4kg nước ở nhiệt độ 60 độ C.Người ta rót một ca nước từ bình 1 vào bình 2.Khi bình 2 đã cân bằng nhiệt thì lại rót 1 ca nước từ bình 2 sang bình 1để lượng nước trong hai bình như lúc đầu.Nhiệt độ nước ở bình 1 sau khi cân bằng là 21,95 độ C.Xác định lượng nước đã rót trong mỗi lần
Đáp án:
$m=0,1kg$
Giải thích các bước giải:
${{m}_{1}}=2kg;{{t}_{1}}={{20}^{0}}C;{{m}_{2}}=4kg;{{t}_{2}}={{60}^{0}}C;$
khi rót m (kg) nước từ bình 1 sang bình 2:
có sự cân bằng nhiệt xảy ra:
$\begin{align}
& m.c.({{t}_{cb1}}-{{t}_{1}})={{m}_{2}}.c.({{t}_{2}}-{{t}_{cb1}}) \\
& \Leftrightarrow m.({{t}_{cb1}}-20)=4.(60-{{t}_{cb1}}) \\
& \Rightarrow m=\dfrac{4.(60-{{t}_{cb1}})}{({{t}_{cb1}}-20)}(1) \\
\end{align}$
khi rót m (kg) nước từ bình (2) sang bình (1) :
cân bằng nhiệt xảy ra:
$\begin{align}
& ({{m}_{1}}-m).c.({{t}_{cb2}}-{{t}_{1}})=m.c.({{t}_{cb1}}-{{t}_{cb2}}) \\
& \Leftrightarrow (2-m).(21,95-20)=m.({{t}_{cb1}}-21,95)(2) \\
\end{align}$
thay (1) và (2) ta có:
$\begin{align}
& (2-\dfrac{4.(60-{{t}_{cb1}})}{{{t}_{cb1}}-20}).(21,95-20)=\dfrac{4.(60-{{t}_{cb1}})}{{{t}_{cb1}}-20}.({{t}_{cb1}}-21,95) \\
& \Leftrightarrow \left[ 2.({{t}_{cb}}-20)-4.(60-{{t}_{cb1}}) \right].1,95=4.(60-{{t}_{cb1}}).({{t}_{cb1}}-21,95) \\
& \Rightarrow {{t}_{cb1}}=59,{{025}^{0}}C \\
\end{align}$
khối lượng nước đã rót:
$m=\dfrac{4.(60-{{t}_{cb1}})}{{{t}_{cb1}}-20}=\dfrac{4.(60-59,025)}{59,025-20}=0,1kg$