Người ta thả một miếng đồng có khối lượng m1 = 0,4 kg đã được đốt nóng đến nhiệt độ

Câu hỏi số 218130:

Vận dụng cao

Người 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

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:218130

Phương pháp giải

Áp dụng công thức tính nhiệt lượng và phương trình cân bằng nhiệt.

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 (V_nước= V_đồng), 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.m_{nước hóa hơi} (1)

m_{nước hóa hơi}: khối lượng nước hóa hơi

m_{nước hóa hơi} = V_nước.D₂ = V_đồng.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

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