Người thợ rèn nhúng một chiếc rìu nặng 2kg từ lò đun vào trong chậu nước chứa 10 lít nước ở 20⁰c. Hỏi sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ chiếc rìu là vào nhiêu. Biết nhiệt độ lò lúc đó là 500⁰c và nhiệt dung riêng của sắt và nước lần lượt là 460J/kg.k và 4200J/kg.k. biết nhiệt lượng nước tỏa ra bằng 25% nhiệt lượng nước thu vào.
Đáp án:
Nhiệt độ khi cân bằng là 33,6 độ C
Giải thích các bước giải:
Vì 25% nhiệt lượng nước thu vào tỏa ra môi trường nên hiệu suất thu tỏa đạt 75%.
Ta có:
$\begin{array}{l}
{Q_{toa}} = 75\% .{Q_{thu}}\\
\Leftrightarrow {m_r}.{c_r}.\left( {{t_r} – {t_{cb}}} \right) = 75\% .{m_n}{c_n}.\left( {{t_{cb}} – {t_n}} \right)\\
\Leftrightarrow 2.460.\left( {500 – {t_{cb}}} \right) = 75\% .10.4200.\left( {{t_{cb}} – 20} \right)\\
\Leftrightarrow {t_{cb}} = 33,{6^o}C
\end{array}$
Đáp án:
≈ 20,55°C
Giải thích các bước giải:
m1=2 kg
t°1=500°C
V2=10 l→ m2=10 kg
t°2=20°C
c1=460 J/Kg.K
c2=4200J/Kg.K
Hhp=25%
t°=?
Giải
Ta có: t°1>t°2
⇒ m1 tỏa nhiệt, m2 thu nhiệt
Nhiệt lượng tỏa ra của rìu là:
Q tỏa= m1 . c1 . ( t°1 – t°)
= 2 . 460 . (500 – t° )
= 460000 – 920 . t°
Nhiệt lượng thu vào của nước là:
Q thu = m2 . c2 . ( t° – t°2 )
= 10 . 4200 . ( t° – 20 )
= 42000 . t° – 840000
Vì nhiệt lượng hao phí ra môi trường bên ngoài bằng 25% nhiệt lượng rìu tỏa ra∫
⇒ Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Q tỏa . ( 100% – 25% ) = Q thu
⇔ ( 460000 – 920 . t° ) . 85% = 42000 . t° – 840000
⇔ 39100 – 782 . t° = 42000 . t° – 840000
⇔ 39100 + 840000 = 42000 . t° + 782 . t°
⇔ 42782 . t° = 879100
⇔ t° ≈ 20,55°C
Vậy sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ chiếc rìu là 20,55°C