Có hai bình nhiệt lượng kế, bình 1 chứa m1 = 2 kg nước ở nhiệt độ t1 = 20 độ C

Vietjack.me giới thiệu bộ câu hỏi ôn tập Vật lí có đáp án được biên soạn bám sát chương trình học giúp bạn ôn luyện và bổ sung kiến thức môn Vật lí tốt hơn. Mời các bạn đón xem:

1 1,194 06/02/2024

Trang trước

Trang sau

Có hai bình nhiệt lượng kế, bình 1 chứa m1 = 2 kg nước ở nhiệt độ t1 = 20 độ C

Đề bài: Có hai bình nhiệt lượng kế, bình 1 chứa m₁ = 2 kg nước ở nhiệt độ t₁ = 20⁰C, bình 2 chứa m₂ (kg) nước ở nhiệt độ t₂ (⁰C). Người ta đổ thêm một lượng nước m₃ = 1 kg ở nhiệt độ t₃ = 80⁰C vào bình 1.

a) Tính nhiệt độ của nước trong bình 1 sau khi cân bằng nhiệt

b) Nếu đổ một nửa lượng nước trong bình 2 sang bình 1 thì nhiệt độ của nước sau khi cân bằng nhiệt là 42,5⁰C. Nếu đổ toàn bộ nước trong bình 2 sang bình 1 thì nhiệt độ của nước sau khi cân bằng nhiệt là 48⁰C. Tính m₂, t₂. Cho nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kgK. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt giữa nước với bình và với môi trường bên ngoài.

Lời giải:

a) Gọi t ( $^{o} C$ ) là nhiệt độ sau khi cân bằng nhiệt trong bình. Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:

$Q_{1} = Q_{3}$ $\Leftrightarrow m_{1} . c . Δ t_{1} = m_{3} . c . Δ t_{3}$ $\Leftrightarrow 2. (t - 20) = 1 (80 - t)$ $\Leftrightarrow 2 t - 40 = 80 - t$

$\Leftrightarrow 3 t = 120 \Rightarrow t = 40^{o} C$

b) Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt cho lần đổ một nửa lượng nước trong bình 2 sang bình 1, ta có:

$Q_{1}' = Q_{2}'$

$\Leftrightarrow m_{1} . c . Δ t_{1}' = \frac{m_{2}}{2} . c . Δ t_{2}' \Leftrightarrow m_{1} . c . (42, 5 - t_{1}) = \frac{m_{2}}{2} . c . (t_{2} - 42, 5) \Leftrightarrow 2. (42, 5 - 20) = \frac{m_{2}}{2} . (t_{2} - 42, 5) \Leftrightarrow m_{2} . (t_{2} - 42, 5) = 90 (1)$

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt cho lần đổ toàn bộ nước trong bình 2 sang bình 1, ta có:

$Q_{1}'' = Q_{2}'' \Leftrightarrow m_{1} . c . Δ t_{1}'' = \frac{m_{2}}{2} . c . Δ t_{2}'' \Leftrightarrow m_{1} . (48 - t_{1}) = m_{2} . (t_{2} - 48) \Leftrightarrow 2. (48 - 20) = m_{2} . (t_{2} - 48) \Leftrightarrow m_{2} . (t_{2} - 48) = 56 (2)$

Từ (1) và (2), ta có:

$\frac{m_{2} . (t_{2} - 42, 5)}{m_{2} . (t_{2} - 48)} = \frac{90}{56} \Leftrightarrow 28. (t_{2} - 42, 5) = 45. (t_{2} - 48) \Leftrightarrow 28 t_{2} - 1190 = 45 t_{2} - 2160 \Leftrightarrow 17 t_{2} = 970 \Rightarrow t_{2} = \frac{970}{17} \approx 57, 1 (g)$