Một khối nước đá có khối lượng m1 = 2kg ở nhiệt độ t1= -50C. a. Tính nhiệt lượng cần

Câu hỏi số 216468:

Vận dụng cao

Một khối nước đá có khối lượng m₁ = 2kg ở nhiệt độ t₁= -5⁰C.

a. Tính nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước đá trên biến thành hơi hoàn toàn ở 100⁰C. Hãy vẽ đồ thị biểu diễn quá trình biến thiên nhiệt độ theo nhiệt lượng được cung cấp.

b. Bỏ khối nước đá nói trên vào một ca nhôm khối lượng m2 = 0,5kg chứa m₃ = 3,05kg nước ở nhiệt độ t₂ = 50⁰C. Tính khối lượng nước trong bình khi có cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự mất nhiệt ra môi trường.Cho nhiệt dung riêng của nước đá; nước và nhôm lần lượt là c_đ= 1800J/kgK; c_n= 4200J/kg.K và c_nh= 880 J/kg.K. Nhiệt nóng chảy của nước đá ở 0⁰C là $\lambda$ = 3,4.10⁵J/kg; nhiệt hóa hơi của nước ở 100⁰C là L = 2,3.10⁶J/kg.

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:216468

Phương pháp giải

Công thức tính nhiệt lượng Q = m.c.Δt

Phương trình cân bằng nhiệt Q_thu = Q_tỏa

Giải chi tiết

a. + Nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước đá trên tăng từ -5⁰C đến 0⁰C:

Q_a = m₁c_đ(0 – (-5)) = 2.1800.5 = 18.000J

Nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước đá trên nóng chảy hoàn toàn ở 0⁰C:

Q_b = $\lambda$ m₁= 2.3,4.10⁵= 680.000J

Nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước trên tăng từ 0⁰C đến 100⁰C:

Q_c = m₁c_n(100 – 0) = 2.4200.100 = 840.000J

Nhiệt lượng cần cung cấp để khối nước trên hóa hơi hoàn toàn ở 100⁰C:

Q_d = m₁L = 2.2,3.106= 4.600.000J

Q_ab= Q_a + Q_b= 18.000 + 680.000 = 698.000J

Q_abc= Q_ab+ Q_c = 698.000 + 840000 =1.538.000J

Q_abcd = Q_abc + Q_d = 1.538.000 + 4.600.000 = 6.138.000J

+ Đồ thị:

b. Nhiệt lượng ca nhôm và nước tỏa ra để hạ xuống 0⁰C:

Q₂ = (m₂c_nh + 3c_n)(50 – 0) = (0,5.880 + 3,05.4200)50 = 662.500J

Vì Q₂ > Qanên nước đá tăng lên 0⁰C và nóng chảy.

Vì Q₂ < Q_ab nên nước đá nóng chảy không hoàn toàn, do đó nhiệt độ chung là t = 0⁰C.

Gọi m’ là lượng nước đá bị nóng chảy, phương trình cân bằng nhiệt:

Q₂ = Q_a+ m’. $\lambda$ => 662.500 = 18.000 + m’.3,4.105=> m’ = 1,90kg

Khối lượng nước trong bình khi có cân bằng nhiệt:

m_n = m₃+ m’ = 3,05 + 1,90 = 4,95kg

PH/HS 2K10 THAM GIA NHÓM ĐỂ CẬP NHẬT ĐIỂM THI, ĐIỂM CHUẨN MIỄN PHÍ!

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 và Lộ trình UP10 trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách: Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều. Lộ trình học tập 3 giai đoạn: Học nền tảng lớp 9, Ôn thi vào lớp 10, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả. PH/HS tham khảo chi tiết khoá học tại: Link