Một bình hình trụ, ban đầu chứa mn = 3kg nước ở 240C. Người t
Câu hỏi
Nhận biếtMột bình hình trụ, ban đầu chứa mn = 3kg nước ở 240C. Người ta thả vào bình một cục nước đá có khối lượng mđ = 1,4kg đang ở 00C. Biết chỉ có nước đá và nước trao đổi nhiệt với nhau; nhiệt dung riêng của nước là Cn = 4200J/kg.K; nhiệt lượng cần cung cấp cho 1kh nước đá nóng chảy hoàn toàn ở 00C là 3,36.105 J (λ = 3,36.105J/kg). Khi có cân bằng nhiệt, hãy tìm:
a. Nhiệt độ của nước trong bình? Khối lượng nước trong bình?
b. Độ chênh lệch giữa mực nước trong bình khi có cân bằng nhiệt so với khi chưa thả cục nước đá? Biết diện tích đáy trong bình là S = 200cm2; khối lượng riêng của nước là Dn = 1000kg/m3. Cục nước đá không chạm vào bình trong quá trính trao đổi nhiệt.
Đáp án đúng:
Lời giải của Tự Học 365
Giải chi tiết:
a. Giả sử khi cân bằng nhiệt, trạng thái hỗn hợp trong bình ở 00C.
Nhiệt lượng do nước đá thu vào để tan chảy hoàn toàn ở 00C là : Qthu = mđ.λ = 1,4.3,36.105 = 470 400 J
Nhiệt lượng do nước toả ra là : Qtoả = mn.Cn.∆t = 3.4200.(24 – 0) = 302 400 J
Ta thấy Qthu > Qtoả chứng tỏ chỉ một phần nước đá bị tan ra.
Như vậy khi cân bằng nhiệt, hỗn hợp gồm cả nước và nước đá
=> Khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của hỗn hợp là t = 00C.
Khối lượng phần nước đá tan ra là : Qtoả = mtan.λ => mtan = Qtoả/λ = 302 400/336 000 = 0,9kg
Khối lượng nước có trong bình khi cân bằng nhiệt là : mn’ = mn + mtan = 3 + 0,9 = 3,9kg.
b. Vì cục nước đá luôn nổi trong quá trình tan ra nên mưc nước không thay đổi sau khi thả cục nước đá vào bình đến khi có cân bằng nhiệt.
Thể tích chiếm chỗ ban đầu trong nước của cục nước đá :
+ Vì cục nước đá nối : Pd = Pđ = FA = 10DnVc
Từ đó tính được Vc = 1400 cm3.
Độ dâng lên của mực nước trong bình : ∆h = Vc/S = 1400/200 = 7cm
