Bài 3: Người ta đổ m 1 (Kg) nước ở nhiệt độ 60 0 C vào m 2 (Kg) nước đá ở nhiệt độ -5 0 C. Khi có cân bằng nhiệt lượng nước thu được là 50Kg và có nhiệt độ là 25 0 C . Tính khối lượng của nước đá và nước ban đầu. Cho nhiệt dung riêng của nước đá là 2100J/Kg.k.
1 câu trả lời
Đáp án:
$m_1 \approx 37,8kg$; $m_2 \approx 12,2kg$
Giải thích các bước giải:
Gọi khối lượng nước và nước đá ban đầu lần lượt là $m_1$ và $m_2$. Ta có:
$m_1 + m_2 = 50$ (1)
Vì nhiệt độ cân bằng là $25^0C$ nên nước đá tan hết.
Nhiệt lượng cần thiết để $m_2$ nước đá tăng từ $- 5^0C$ len $0^0C$ là:
$Q_1 = m_2.c_2.\Delta t_2 = 2100.m_2.(0 - (- 5)) = 10500m_2 (J)$
Nhiệt lượng cần thiết để nước đá tan hết là:
$Q_2 = \lambda.m_2 = 3,4.10^5.m_2 (J)$
Nhiệt lượng cần thiết để nước tăng từ $0^0C$ lên $25^0C$ là:
$Q_3 = m_2.c_1.\Delta t_3 = 4200m_2.(25 - 0) = 105000m_2 (J)$
Nhiệt lượng mà nước ở $60^0C$ tỏa ra là:
$Q_4 = m_1.c_1.\Delta t_1 = m_1.4200(60 - 25) = 147000m_1 (J)$
Phương trình cân bằng nhiệt:
$Q_4 = Q_1 + Q_2 + Q_3$
$\Rightarrow 10500m_2 + 3,4.10^5m_2 + 105000m_2 = 147000m_1$
$\Rightarrow 455500m_2 = 147000m_1$ (2)
Giải (1) và (2) ta được:
$m_1 \approx 37,8$;
$m_2 \approx 12,2$