Tại xưởng về một bác thợ rèn đúng con dao bằng thép có khối lượng 2,5 kg đang nóng đỏ ở nhiệt độ 900 độ C vào trong bể nước lạnh . Nước trong bể có thể tích 200 lít và có nhiệt độ bằng với nhiệt độ ngoài trời , 27 độ C . Bỏ qua sự truyền nhiệt cho thành bể là môi trường xung quanh em hãy tính nhiệt độ của con dao Khi có sự cân bằng nhiệt.
Đáp án:
Giải thích các bước giải:
Nhiệt lượng thu vào của nước là :
Q1 = m1.c1.(t°3 – t°1)
➩ Q1 = 200.4200.(t°3 – 27)
➩ Q1 = 840000t°3 – 22680000
Nhiệt lượng tỏa ra của con dao là
Q2 = m2.c2. (t°2 – t°3 )
➩ Q2 = 2,5.460.(900 – t°3 )
➩ Q2 = 1035000 – 1150 t°3
Vì Qthu = Q tỏa
840000t°3 – 22680000= 1035000-1150t°3
➩ 840000t°3+1150t°3=1035000+22680000
➩ 841150t°3 = 23715000
➩t°3= 28,2 °C
Vậy nhiệt độ cân bằng của hệ là : 28,2°C
Áp dụng công thức : Q=m.c.∆t
Phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả=Qthu
V= 200 lít =>m=200kg
Gọi t (°C) là nhiệt độ của con dao ngay sau khi cân bằng nhiệt
Nhiệt lượng cần thiết để con dao tỏa ra khi hạ nhiệt độ từ 900°C xuống t°C
Q’=2,5.460.(900-t) (J)
Nhiệt lượng cần thiết để 200 lít nước thu vào khi tăng nhiệt độ từ 27°C lên t°C
Q”=200.4200.(t-27) (J)
Theo phương trình cân bằng nhiệt
Q’=Q”
=> 2,5.460.(900-t) = 200.4200.(t-27)
=>t=28,19
Vậy nhiệt độ của con dao khi có sự cân bằng nhiệt là 28,19°C