Một cục nước đá có khối lượng m1 = 100g ở nhiệt độ –100C. a) Tính nhi
Câu hỏi
Nhận biếtMột cục nước đá có khối lượng m1 = 100g ở nhiệt độ –100C.
a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ của cục nước đá lên đến 00C. Biết nhiệt dung riêng của nước đá c1 = 1800J/kg.K.
b) Người ta đặt một thỏi đồng có khối lượng m2 = 150g ở nhiệt độ 1000C lên trên cục nước đá nói trên ở 00C. Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy. Cho nhiệt dung riêng của đồng c2 = 380J/kg.K, nhiệt nóng chảy của nước đá l = 3,4.102J/g.
c) Sau đó cả hệ thống trên được đặt vào trong bình cách nhiệt. Tìm khối lượng hơi nước m3 cần phải dẫn vào bình để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 200C. Cho biết nhiệt hóa hơi, nhiệt dung riêng của nước lần lượt là L = 2,3.103kJ/kg, c3 = 4200J/kg.K. Bỏ qua nhiệt dung của bình cách nhiệt.
Đáp án đúng:
Lời giải của Tự Học 365
Giải chi tiết:
a. (0,5 điểm): Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ của cục nước đá lên đến 00C
Gọi các nhiệt độ lần lượt là: t1 = - 100C; t1’ = 00C; t2 = 1000C; t = 200C.
Nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ khối nước đá lên đến 00C:
Q1 = m1c1(t1’- t1) = 0,1.1800.10 = 1800J
b. (0,75 điểm): Tính khối lượng nước đá bị nóng chảy
Giả sử nước đá nóng chảy hoàn toàn thì nhiệt lượng cần cung cấp là:
Q1’ = m1l = 0,1. 340000 = 34000J
+ Nhiệt lượng miếng đồng tỏa ra khi hạ nhiệt độ xuống 00C là:
Q2 = m2c2( t2 – t1’) = 0,15.380.100 = 5700J
Ta thấy Q1’ > Q2 nên chỉ có một phần nước đá bị nóng chảy.
Gọi khốilượng nước đá bị nóng chảy là m.
+ Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy là: Q1’’ = m. l
+ Phương trình cân bằng nhiệt: Q1’’ = Q2 « m.l = Q2
Khối lượng nước đá bị nóng chảy là: m = » 0,0167kg
c. (0,75 điểm): Tìm khối lượng hơi nước m3 cần phải dẫn vào bình để toàn bộ hệ thống có nhiệt độ 200C
Nhiệt lượng do hơi nước tỏa ra
Q3 = m3L + m3c3(t2 – t) = m3.2,3.106 + m3.4200.(100 – 20) = 2636000 m3
Nhiệt lượng nước đá và thỏi kim loại thu vào:
Q’ = m’l + m1c3(t – t1’) + m2c2(t – t1’)
Với m’ = m1 - m
Thay số vào và tính được Q’ = 37842J
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có: Q3 = Q’
<=> 2636000m3 = 37841,6 => m3 » 0,0144kg
