Để xác định nhiệt độ của một cái lò, người ta đưa vào lò một miếng sắt khối lượng 22,3g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế có khối lượng 200g chứa 450g nước ở nhiệt độ 150C. Nhiệt độ sau khi cân bằng nhiệt là \(22,{5^0}C\). Xác định nhiệt độ của lò. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/(kg.K), của nước là 4 180 J/(kg.K), của chất làm nhiệt lượng kế là 418 J/(kg.K).
Trả lời bởi giáo viên
Nhiệt độ khi xảy ra cân bằng nhiệt : \(t = 22,{5^0}C\)
Gọi t1 là nhiệt độ của lò. Nhiệt lượng do sắt toả ra:
\({Q_{toa}} = {m_1}.{c_1}.\Delta {t_1} = 0,0223.478.\left( {{t_1} - 22,5} \right) = 10,6594.\left( {{t_1} - 22,5} \right)\,\left( J \right)\)
Nhiệt lượng thu vào của nước và nhiệt lượng kế:
\(\begin{array}{l}{Q_{thu}} = {m_2}.{c_2}.\Delta {t_2} + {m_3}.{c_3}.\Delta {t_3}\\\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 0,45.4180.\left( {22,5 - 15} \right) + 0,2.418.\left( {22,5 - 15} \right) = 14734,5J\end{array}\)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có:
\({Q_{toa}} = {Q_{thu}} \Leftrightarrow 10,6594.\left( {{t_1} - 22,5} \right) = \,14744,5 \Rightarrow {t_1} = {1405^0}C\)
Hướng dẫn giải:
+ Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hay lỏng thu vào hay toả ra khi thay đổi nhiệt độ được tính bằng công thức: Q = mc.∆t
Trong đó: m là khối lượng (kg); c là nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K); ∆t là độ biến thiên nhiệt độ (0C hoặc 0K)
+ Phương trình cân bằng nhiệt: Qtoả = Qthu