Một nhiệt lượng kế bằng đồng thau khối lượng 125g chứa 250g nước ở nhiệt độ 100C. Người ta thả một miếng kim loại khối lượng 195g đã nung nóng tới 1000C vào nhiệt lượng kế. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại biết rằng nhiệt độ khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt là 250C.
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của đồng thau là 0,128.103 J/(kg.K) và nhiệt dung riêng của nước là 4,18.103 J/(kg.K).
Trả lời bởi giáo viên
+ Nhiệt độ ban đầu của nhiệt lượng kế và nước trong nhiệt lượng kế; nhiệt độ ban đầu của miếng kim loại; nhiệt độ khi cân bằng nhiệt lần lượt là: \(\left\{ \begin{array}{l}{t_1} = {10^0}C\\{t_2} = {100^0}C\\t = {25^0}C\end{array} \right.\)
+ Nhiệt lượng toả ra của miếng kim loại:
\({Q_{toa}} = {m_{KL}}{c_{KL}}.\left( {{t_2} - t} \right) = 0,195.{c_{KL}}.\left( {100 - 25} \right) = 14,625.{c_{KL}}\,\,\left( J \right)\)
+ Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế và nước thu vào:
\(\begin{array}{l}{Q_{thu}} = {m_{NLK}}{c_{NLK}}.\left( {t - {t_1}} \right) + {m_n}{c_n}.\left( {t - {t_1}} \right)\\\,\,\,\,\,\,\,\,\, = 0,125.0,{128.10^3}.\left( {25 - 10} \right) + 0,25.4,{18.10^3}.\left( {25 - 10} \right) = 15915\,\left( J \right)\end{array}\)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có:
\({Q_{toa}} = {Q_{thu}} \Leftrightarrow 14,625.{c_{KL}} = 15915 \Rightarrow {c_{KL}} = 1088,2J/kg.K\)
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