Một bình nhôm khối lượng 0,5kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ 20⁰C. Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới 75^oC. Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/(kg.K) ; của nước là 4,18.10³ J/(kg.K), của sắt là 0,46 J/(kg.K).

Nhận định và phương pháp:

Bài 7 là dạng bài yêu cầu xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.

Ta tiến hành giải như sau:
- Bước 1: Xác định nhiệt lượng mà nhôm và bình nước thu vào : $Q_{thu} = Q_1 + Q_2$
- Bước 2: Xác định nhiệt lượng do sắt tỏa ra: Qtỏa $ = {Q_3} = {m_3}.{c_3}.\Delta {t_3}$
- Bước 3: Áp dụng phương trình trạng thái cân bằng nhiệt: $Q_1 + Q_2 = Q_3.$
- Bước 4: Thay số tính toán để tìm t

Lời giải:

Áp dụng phương pháp trên để giải bài 7 như sau:
Nhiệt lượng mà nhôm và bình nước thu vào :

$Q_{thu} = Q_1 + Q_2 = (m_1c_1 + m_2c_2)(t - t_1)$.

Nhiệt lượng do sắt tỏa ra là :

Q_tỏa $ = {Q_3} = {m_3}.{c_3}.\Delta {t_3} = {m_3}{c_3}({t_3} - t)$

Trạng thái cân bằng nhiệt :

$Q_1 + Q_2 = Q_3.$

$ \Leftrightarrow ({m_1}{c_1} + {m_2}{c_2})(t - {t_1}) = {m_3}.{c_3}.\Delta {t_3} = {m_3}{c_3}({t_3} - t).$

$\Rightarrow$ $t = \frac{(m_{1}c_{1}+m_{2}c_{2})t_{1}+m_{3}c_{3}t_{3}}{m_{1}c_{1}+m_{2}c_{2}+m_{3}c_{3}}$

$\Rightarrow$ $t = \frac{(0,5.0,92+0,118.4,18)10^{3}.20+0,2.0,46.10^{3}.75}{(0,5.0,92+0,118.4,18+0,2.0,46).10^{3}}$

$\Rightarrow t \approx 25^oC.$

-- Mod Vật Lý 10

Bài tập 7 trang 173 SGK Vật lý 10