Người ta thả một miếng đồng có khối lượng m1 = 0,4 kg đã được đốt nóng
Câu hỏi
Nhận biếtNgười ta thả một miếng đồng có khối lượng m1 = 0,4 kg đã được đốt nóng đến nhiệt độ t10C vào một nhiệt lượng kế có chứa m2 = 0,5 kg nước ở nhiệt độ t2 = 240C. Nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là t3 = 900C. Biết nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của đồng và nước lần lượt là c1 = 400 J/kg.K; D1 = 8900 kg/m3; c2 = 4200 J/kg.K; D2 = 1000 kg/m3. Nhiệt hóa hơi của nước là L = 2,5. 106 J/kg. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước với nhiệt lượng kế và môi trường.
a. Xác định nhiệt độ ban đầu t1 của miếng đồng.
b. Sau đó thả thêm một miếng đồng khác có khối lượng m3 cũng ở nhiệt độ t10C vào nhiệt lượng kế. Khi lập lại cân bằng nhiệt, mực nước trong nhiệt lượng kế vẫn bằng mực nước trước khi thả miếng đồng m3. Xác định khối lượng m3
Đáp án đúng:
Lời giải của Tự Học 365
Giải chi tiết:
Khi có sự cân bằng nhiệt: Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào.
m1c1( t1 – t3 ) = m2c2( t3 – t2 ) t1 = t3 + $${{{m_2}{c_2}({t_3} - {t_2})} \over {{m_1}{c_1}}}$$ .
Thay số: t1 = 90 + $${{0,5.4200.(90 - 24)} \over {0,4.400}} \approx $$ 956,250Khi thả miếng đồng m3 vào nhiệt lượng kế mực nước trong nhiệt lượng kế không đổi chứng tỏ thể tích nước bị hóa hơi bằng thể tích của miếng đồng thả vào (Vnước= Vđồng), nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là t4 = 1000C.
Phương trình cân bằng nhiệt:
m3c1( t1 – t4 ) = m1c1( t4 – t3 ) + m2c2( t4 – t3 ) + L.mnước hóa hơi (1)
mnước hóa hơi: khối lượng nước hóa hơi
mnước hóa hơi = Vnước.D2 = Vđồng.D2 =$${{{m_3}} \over {{D_1}}}{D_2}$$ (2)
Từ (1), (2) m3 = $${{\left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}} \right).\left( {{t_4} - {t_3}} \right)} \over {\left( {{t_1} - {t_4}} \right).{c_1} - L.{{{D_2}} \over {{D_1}}}}}$$
Thay số: m3 = $${{\left( {0,4.400 + 0,5.4200} \right).(100 - 90)} \over {(956,25 - 100).400 - 2,{{5.10}^6}.{{1000} \over {8900}}}} \approx $$ 0,367 kg
