Một nhiệt lượng kế cách nhiệt lý tưởng đang chứa hỗn hợp gồm $100g$ nước đá và $100g$

Câu hỏi số 962497:

Vận dụng

Một nhiệt lượng kế cách nhiệt lý tưởng đang chứa hỗn hợp gồm $100g$ nước đá và $100g$ nước lỏng ở nhiệt độ cân bằng $0^{0}C$. Người ta thả vào nhiệt lượng kế một khối đồng có khối lượng $1kg$ đang ở nhiệt độ $500^{0}C$. Biết: Nhiệt dung riêng của đồng là $380J/(kg.K)$; của nước là 4200 J/(kg.K). Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là $3,34.10^{5}J/kg$. Nhiệt hóa hơi riêng của nước là $2,26.10^{6}J/kg$. Tính khối lượng nước ở thể lỏng còn lại trong nhiệt lượng kế khi hệ đã đạt trạng thái cân bằng nhiệt (tính bằng gam, làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).

Trả lời:

Đáp án đúng là:

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:962497

Phương pháp giải

Công thức tính nhiệt lượng thu/tỏa khi thay đổi nhiệt độ: $Q = mc\Delta t$

Công thức tính nhiệt lượng nóng chảy: $Q = \lambda m$

Công thức tính nhiệt lượng hóa hơi: $Q = Lm$

Giải chi tiết

Giả sử hệ đạt trạng thái cân bằng ở $100^{0}C$.

Nhiệt lượng khối đồng tỏa ra để hạ nhiệt độ từ $500^{0}C$ xuống $100^{0}C$ là:

$Q_{toa} = m_{Cu}.c_{Cu}.\Delta t = 1.380.(500 - 100) = 152000(J)$

Nhiệt lượng cần thiết để $100g$nước đá ở $0^{0}C$ nóng chảy hoàn toàn:

$Q_{1} = m_{dá}.\lambda = 0,1.3,34.10^{5} = 33400(J)$

Sau khi đá tan, trong bình có tổng cộng $200g$ nước. Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng lượng nước này từ $0^{0}C$ lên $100^{0}C$:

$Q_{2} = m'.c_{nc}.\Delta t' = 0,2.4200.(100 - 0) = 84000(J)$

Tổng nhiệt lượng hệ cần thu vào để toàn bộ biến thành nước lỏng ở $100^{0}C$:

$Q_{thu} = Q_{1} + Q_{2} = 33400 + 84000 = 117400(J)$

Nhận thấy $Q_{toa} > Q_{thu}$ (152000 J > 117400 J). Suy ra nhiệt độ cân bằng của hệ là $100^{0}C$ và có một phần nước bị hóa hơi. Nhiệt lượng dư thừa gây ra sự hóa hơi là:

$\Delta Q = Q_{toa} - Q_{thu} = 152000 - 117400 = 34600(J)$

Khối lượng nước lỏng bị hóa hơi thành hơi nước là:

$m_{h} = \dfrac{\Delta Q}{L} = \dfrac{34600}{2,26.10^{6}} \approx 0,01531(kg) = 15,31(g)$

Khối lượng nước lỏng thực tế còn lại trong bình sau khi hệ cân bằng là:

$m_{còn\_ lai} = m' - m_{h} = 200 - 15,31 = 184,69(g)$

Làm tròn đến hàng đơn vị, ta được kết quả là 185 g.

Đáp án cần điền là: 185

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.