Để hãm nước chè tươi, một người lần lượt thực hiện 2 giai đoạn sau:Giai đoạn 1: Người

Câu hỏi số 696566:

Vận dụng cao

Để hãm nước chè tươi, một người lần lượt thực hiện 2 giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Người đó đổ 0,2 lít nước sôi ở \({100^0}C\) vào bình sứ bên trong chứa 30 g lá chè tươi ở \({25^0}C\). Sau khi cân bằng nhiệt thì đổ toàn bộ nước trong bình đi.

Giai đoạn 2: Đổ tiếp 2 lít nước sôi ở \({100^0}C\) vào bình rồi đợi 30 phút.

Cho: nhiệt dung của bình là q = 2400 J/K; nhiệt dung riêng của nước là \({c_1} = 4200\,\,J/kg.K\); nhiệt dung riêng của lá chè tươi là \({c_2} = 1200\,\,J/kg.K\); khối lượng riêng của nước là \(D = 1000\,\,kg/{m^3}\).

a) Bỏ qua nhiệt lượng tỏa ra ngoài môi trường trong giai đoạn 1. Xác định nhiệt độ của lá chè tươi khi kết thúc giai đoạn 1.

b) Trong giai đoạn 2, coi nhiệt lượng tỏa ra ngoài môi trường trong mỗi giây là không đổi. Xác định nhiệt lượng tỏa ra môi trường trong mỗi giây biết khi kết thúc giai đoạn 2, nhiệt độ của nước chè trong bình là \({80^0}C\).

Xem lời giải

Câu hỏi:696566

Phương pháp giải

Nhiệt lượng: \(Q = mc\Delta t = q.\Delta t\)

Phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)

Giải chi tiết

a) Ở giai đoạn 1, khối lượng nước đổ vào là:

\({m_1} = D{V_1} = 1000.0,{2.10^{ - 3}} = 0,2\,\,\left( {kg} \right)\)

Nhiệt lượng nước tỏa ra là:

\({Q_{toa1}} = {m_1}{c_1}\left( {t - {t_1}} \right) = 0,2.4200.\left( {100 - {t_1}} \right)\)

Nhiệt lượng lá chè thu vào là:

\({Q_{thu1}} = {m_2}{c_2}\left( {{t_1} - {t_2}} \right) = {30.10^{ - 3}}.1200.\left( {{t_1} - 25} \right)\)

Nhiệt lượng bình thu vào là:

\({Q_{thu2}} = q.\left( {{t_1} - {t_2}} \right) = 2400.\left( {{t_1} - 25} \right)\)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

\(\begin{array}{l}{Q_{toa1}} = {Q_{thu1}} + {Q_{thu2}}\\ \Rightarrow 840.\left( {100 - {t_1}} \right) = 36.\left( {{t_1} - 25} \right) + 2400\left( {{t_1} - 25} \right)\\ \Rightarrow {t_1} \approx 44,{23^0}C\end{array}\)

b) Trong giai đoạn 2, khối lượng nước đổ vào là:

\(m = D.V = {1000.2.10^{ - 3}} = 2\,\,\left( {kg} \right)\)

+ Xét trong khoảng thời gian rất nhỏ ban đầu để cân bằng nhiệt:

Nhiệt lượng nước tỏa ra là:

\({Q_{toa2}} = {m_2}{c_1}\left( {t - {t_0}} \right) = 2.4200.\left( {100 - {t_0}} \right)\)

Nhiệt lượng chè thu vào là:

\({Q_{thu3}} = {m_2}{c_2}\left( {{t_0} - {t_1}} \right) = {30.10^{ - 3}}.1200.\left( {{t_0} - 44,23} \right)\)

Nhiệt lượng bình thu vào là:

\({Q_{thu4}} = q.\left( {{t_0} - {t_1}} \right) = 2400.\left( {{t_0} - 44,23} \right)\)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

\(\begin{array}{l}{Q_{toa2}} = {Q_{thu3}} + {Q_{thu4}}\\ \Rightarrow 8400.\left( {100 - {t_0}} \right) = 36.\left( {{t_0} - 44,23} \right) + 2400.\left( {{t_0} - 44,23} \right)\\ \Rightarrow {t_0} \approx 87,{46^0}C\end{array}\)

+ Trong 30 phút nhiệt lượng tỏa ra môi trường là:

\(\begin{array}{l}{Q_{toa}} = \left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2} + q} \right).\left( {{t_0} - t'} \right)\\ \Rightarrow {Q_{toa}} = \left( {2.4200 + 0,03.1200 + 2400} \right).\left( {87,46 - 80} \right)\\ \Rightarrow {Q_{toa}} \approx 80837\,\,\left( J \right)\end{array}\)

Nhiệt lượng tỏa ra môi trường trong mỗi giây là:

\({Q_0} = \dfrac{{{Q_{toa}}}}{T} = \dfrac{{80837}}{{30.60}} \approx 44,9\,\,\left( {J/s} \right)\)

Tham Gia Group 2K10 Ôn Thi Vào Lớp 10 Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Học trực tuyến lớp 9 & lộ trình Up 10! trên Tuyensinh247.com Đầy đủ khoá học các bộ sách (Kết nối tri thức với cuộc sống; Chân trời sáng tạo; Cánh diều), theo lộ trình 3: Nền Tảng, Luyện Thi, Luyện Đề. Bứt phá điểm lớp 9, thi vào lớp 10 kết quả cao. Hoàn trả học phí nếu học không hiệu quả.