Người ta bỏ một cục nước đá có khối lượng 100g vào một nhiệt lượng kế bằng đồng có khối lượng 125g, thì nhiệt độ của nhiệt lượng kế và nước đá là -200

Đáp án:

 $m_{2}≈0,264$

Giải thích các bước giải:

 $m=100g=0,1kg$

 $c=2100J/kg.K$

 $λ=3,4.10^{5} J/kg$

 $m_{1}=125g=0,125kg$

 $c_{1}=380J/kg.K$

 $c_{2}=4200J/kg.K$

 $m_{2}=?$

Vì cần làm tan một nửa lượng nước đá trên nên nhiệt lượng mà nước và nhiệt lượng kế tỏa ra không đủ để làm chảy hoàn toàn khối nước đá 

⇒ Nhiệt độ khi cân bằng nhiệt là $0^{o}C$

Gọi khối lượng nước cần đổ vào trong nhiệt lượng kế là $m_{2}(kg)$

Nhiệt lượng nước ở $20^{o}C$ tỏa ra để hạ xuống $0^{o}C$ là :

$Q_{tỏa}=m_{2}.c_{2}.Δt=m_{2}.4200.(20-0)=84000m_{2}(J)$

Nhiệt lượng mà khối nước đá và nhiệt lượng kế thu vào để tăng lên $0^{o}C$ là : 

$Q_{thu_{1}}=(m_{1}.c_{1}+m.c).Δt’=(0,125.380+0,1.2100).(0+20)=5150(J)$

Nhiệt lượng để một nửa khối nước đá nóng chảy là : 

$Q_{thu_{2}}=λ.\frac{m}{2} =3,4.10^{5} .\frac{0,1}{2} =17000(J)$

Tổng nhiệt lượng nước đá và nhiệt lượng kế đã thu vào là : 

$Q_{thu}=Q_{thu_{1}}+Q_{thu_{2}}=5150+17000=22150(J)$

Phương trình cân bằng nhiệt : 

$Q_{tỏa}=Q_{thu}$

$84000m_{2}=22150$

$105000m_{2}=265200$

$m_{2}≈0,264$

Vậy khối lượng nước trong nhiệt lượng kế là $0,264kg$