Thả đồng thời 300g sắt ở nhiệt độ 10oC và 400g đồng ở nhiệt độ 25oC vào một bình cách nhiệt trong đó có chứa 200g nước ở nhiệt độ 20oC. Biết nhiệt dung riêng của sắt, đồng và nước lần lượt là 460J/kg.K, 400J/kg.K, 4200J/kg.K. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. Hãy tính nhiệt độ hỗn hợp khi cân bằng nhiệt được thiết lập.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Câu 2.
Nhiệt lượng bình nhôm thu vào:
\(Q_{thu}=\left(m_1c_1+m_2c_2\right)\left(t-t_1\right)=\left(0,5\cdot920+0,118\cdot4200\right)\cdot\left(75-20\right)=52558J\)
Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra:
\(Q_{tỏa}=m_3c_3\left(t_2-t\right)=0,2\cdot c_3\cdot\left(75-25\right)=10c_3\left(J\right)\)
Cân bằng nhiệt: \(Q_{thu}=Q_{tỏa}\)
\(\Rightarrow10c_3=52558\Rightarrow c_3=5255,8\)J/kg.K
Tóm tắt:
\(V=5l\Rightarrow m_1=5kg\)
\(t_1=40^oC\)
\(m_2=5kg\)
\(t_2=100^oC\)
\(m_3=3kg\)
\(t_3=10^oC\)
\(c_1=4200J/kg.K\)
\(c_2=880J/kg.K\)
\(c_3=380J/kg.K\)
===========
\(t=?^oC\)
Do nhiệt lượng của vật có nhiệt độ cao nhất tỏa ra bằng nhiệt độ của các vật có nhiệt đô thấp thu vào nên nhiệt độ khi có cân bằng là:
Theo pt cân bằng nhiệt:
\(Q_2=Q_1+Q_3\)
\(\Leftrightarrow m_2.c_2.\left(t_2-t\right)=m_1.c_1.\left(t-t_1\right)+m_3.c_3.\left(t-t_3\right)\)
\(\Leftrightarrow5.880.\left(100-t\right)=5.4200.\left(t-40\right)+3.380.\left(t-10\right)\)
\(\Leftrightarrow440000-4400t=21000t-840000+1140t-11400\)
\(\Leftrightarrow440000-4400t=22140t-851400\)
\(\Leftrightarrow440000+851400=22140t+4400t\)
\(\Leftrightarrow1291400=26540t\)
\(\Leftrightarrow t=\dfrac{1291400}{26540}\approx48,7^oC\)
nhiệt lượng sắt thu vào là:
Q1=0,3.40.(t-10)
nhiệt lượng nước thu vào là:
Q2=0,2.4200.(t-20)
nhiệt lượng đồng tỏa ra là:
Q3=0,4.400.(25-t)
theo phương trình cân bằng nhiệt có:
Qthu=Qtỏa
\(\Leftrightarrow\)Q1+Q2=Q3
\(\Leftrightarrow\)0,3.40.(t-10)+0,2.4200.(t-20)=0,4.400.(25-t)
\(\Leftrightarrow\)t=20,67
Gọi t là nhiệt độ lúc cân bằng nhiệt
\(\Rightarrow Q_{thu}=Q_{tỏa}\\ \Leftrightarrow Q_{đồng}+Q_n=Q_{miếng.đồng}\\ \Leftrightarrow m_đc_{đ_{nk}}\left(-t_2+t_1\right)+m_n+c_n\left(t_2-t\right)\\ =m_đ.c_đ\left(t_1-t\right)\\ \Leftrightarrow0,738\times4200\times\left(t-15\right)+0,1\times380\times\left(t-15\right)\\ =0,2\times380\times\left(100-t\right)\\ \Rightarrow t=16,65^oC\)
Tóm tắt:
\(m_1=738g=0,738kg\)
\(t_1=15^oC\)
\(m_2=100g=0,1kg\)
\(m_3=200g=0,2kg\)
\(t_2=100^oC\)
\(c_2=380J/kg.K\)
\(c_1=4200J/kg.K\)
==========
\(t=?^oC\)
Nhiệt độ khi có cân bằng là:
Theo pt cân bằng nhiệt:
\(Q_1+Q_2=Q_3\)
\(\Leftrightarrow\left(m_1.c_1+m_2.c_2\right)\left(t-t_1\right)=m_3.c_2.\left(t_2-t\right)\)
\(\Leftrightarrow\left(0,738.4200+0,1.380\right)\left(t-15\right)=0,2.380.\left(100-t\right)\)
\(\Leftrightarrow t=17^oC\)
Ta có phương trình cân bằng nhiệt
\(Q_{toả}=Q_{thu}\\ \Leftrightarrow0,3.460+0,4.380\left(25-t_{cb}\right)=0,2.4200\left(t_{cb}-20\right)\\ \Leftrightarrow t_{cb}=20,9^o\approx21^o\)