Một nhiệt lượng kế bằng đồng khối lượng \({m_1} = 100g\) có chứa \({m_2} = 375g\) nước ở nhiệt độ \({25^0}C\). Cho vào nhiệt lượng kế một vật bằng kim loại khối lượng \({m_3} = 400g\) ở \({90^0}C\). Biết nhiệt độ khi có sự cân bằng nhiệt là \({30^0}C\). Tìm nhiệt dung riêng của miếng kim loại. Cho biết nhiệt dung riêng của đồng là \(380{\rm{ }}J/Kg.K\) , của nước là \(4200J/Kg.K\).
Trả lời bởi giáo viên
Gọi \({t_1} = {25^0}C\) - nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế
\({t_2} = {90^0}C\) - nhiệt độ của vật kim loại
\(t\) - nhiệt độ khi cân bằng của hệ
Ta có:
+ Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế và nước thu được:
\({Q_1} = {m_1}{c_1}\left( {t - {t_1}} \right)\)
\({Q_2} = {m_2}{c_2}\left( {t - {t_1}} \right)\)
=> tổng nhiệt lượng thu vào:
\(\begin{array}{l}{Q_{12}} = {Q_1} + {Q_2}\\ = \left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}} \right)\left( {t - {t_1}} \right)\end{array}\)
+ Nhiệt lượng mà vật kim loại tỏa ra:
\({Q_3} = {m_3}{c_3}.\left( {{t_2} - t} \right)\)
Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
\(\begin{array}{l}{Q_3} = {Q_{12}}\\ \Leftrightarrow {m_3}{c_3}\left( {{t_2} - t} \right) = \left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}} \right)\left( {t - {t_1}} \right)\\ \Rightarrow {c_3} = \dfrac{{\left( {{m_1}{c_1} + {m_2}{c_2}} \right)\left( {t - {t_1}} \right)}}{{{m_3}\left( {{t_2} - t} \right)}}\\ \Rightarrow {c_3} = \dfrac{{\left( {0,1.380 + 0,375.4200} \right)\left( {30 - 25} \right)}}{{0,4.\left( {90 - 30} \right)}}\\ \Rightarrow {c_3} = 336J/kg.K\end{array}\)
Hướng dẫn giải:
+ Vận dụng biểu thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc\Delta t\)
+ Áp dụng phương trình cân bằng: \({Q_{toa}} = {Q_{thu}}\)