Một bình cách nhiệt chứa một khối nước đá ở nhiệt độ t0= -8oC. Người ta đổ vào bình 1,5 kg nước ở nhiệt độ t1= 25oC. Khi cân bằng nhiệt, trong bình vẫn còn 0,5 kg nước đá. Biết nhiệt dung riêng của nước là c=4200 J/kg.K; nhiệt dung riêng của nước đá là c1=2100 J/kg.K; nhiệt độ nóng chảy của nước đá ở 0oC là 336000 J/kg. Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt trong bình.
a) Tính khối lượng nước đá ban đầu.
b) Thực tế trong khối nước đá có lẫn một viên bi thép có khối lượng 50g, khi cân bằng nhiệt bi thép vẫn còn nằm trong khối nước đá. Hỏi khối nước đá có bị chìm không, tại sao? Biết khối lượng riêng của nước, nước đá và thép lần lượt là D1=1000 kg/m3 , D2=900 kg/m3 và D3=7700 kg/m3.
Nước đá: $m$; $t_{0}=-8^{o}C$; $c_{1}=2100J/kg.K$; $λ=336000J/kg$
Nước: $m_{1}=1,5kg$; $t_{1}=25^{o}C$; $c_{2}=4200J/kg.K$
————————————————————–
a, Khi cân bằng, conf sót lại $m’=50g=0,05kg$ nước đá, nên hệ cân bằng ở $t=0^{o}C$
Ta có: $Q_{tỏa}=Q_{thu}$
$⇔m_{1}.c_{2}.(t_{1}-t)=m.c_{1}.(t-t_{0})+(m-m’).$$λ$
$⇔1,5.4200.25=m.2100.8+(m-0,05).336000$
$⇔m=\dfrac{83}{168}kg$
b, $m”=m’=0,05kg$
$⇒P”=P’=0,5N$
Ta có: $P”+P’=1N$
Khi cả sắt và nước đá chìm hoàn toàn trong nước, ta có:
$F_{A}=(\dfrac{m’}{D_{2}}+\dfrac{m”}{D_{3}}).10.D_{1}$
$=\dfrac{0,05}{900}+\dfrac{0,05}{7700}).10.1000$
$=\dfrac{430}{693}N$
Vì $P>F_{A}$ nên hệ thống chìm
Đáp án:
bạn tham khảo ,chả biết có đúng không.
a)gọi m kg là khối lượng nước đá (m>0,5)
khối lượng nước đá đã tan: m-0,5 ( kg)
nhiệt lượng khi cân bằng là 0 oC
nhiệt lượng cần để m-0,5 kg nước đá tan hoàn toàn:
Q(1) =(m-0,5).336000 =336 000m-168 000 J
nhiệt lượng để nước đá thu vào để tăng từ -8 oC – 0 oC
Q(2)=(t -t0).(m-0,5).C1=(0–8).(m-0,5).2100
=8.(m-0,5).2100=16 800.(m-0,5)=16 800m -8400
nhiệt lượng nước tỏa ra :
Qtỏa=m1.C1.(25-0)=1,5.4200.25=157 500J
theo PT cân bằng nhiệt ta có:
Qtỏa=Q1+Q2
⇔157 500=336 000m -168 000 +16 800m -8400
⇔157 500 +168000 +8400 =352 800m
⇔325 500 =352800m
⇔m≈ 0,92 kg
b)50g=0, 05 kg
thể tích nước 0,5 kg đá :
V1=m/D2=0,5/900=1/1800 m³
thể tích thép :
V2 =m3/D3 =0,05/1000=0,00005m³=1/20 000 m³
trọng lượng riêng của nước đá lẫn thép:
d=10D=10.(0,55/$\frac{1}{1800}$ +$\frac{1}{20000}$ )
≈31428N/m³
trọng lượng nước :dn =10D1=10.1000=10 000N/m³
⇒nước đá bị chìm vì trọng lượng riêng của nước đá lẫn bi thép nặng hơn trọng lượng riêng của nước.