Bài 7 trang 173 SGK Vật lí 10

Đề bài

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).

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)

Lời giải chi tiết

Ta có:

\(\left\{ \matrix{
{m_1} = 0,5kg;{t_1} = {20^0}C;{c_1} = 896J/\left( {kg.K} \right) \hfill \cr
{m_2} = 0,118kg;{t_2} = {20^0}C;{c_2} = {4,18.10^3}J/ ({kg.K} ) \hfill \cr
{m_3} = 0,2kg;{t_3} = {75^0}C;{c_3} = {0,46.10^3}J/\left( {kg.K} \right) \hfill \cr} \right.\)

Gọi t là nhiệt độ của nước khi có sự cân bằng nhiệt.

- Nhiệt lượng mà bình nhôm và nước thu vào :

 Q_thu = Q₁ + Q₂ = (m₁c₁ + m₂c₂)(t – t₁).

- Nhiệt lượng do sắt tỏa ra là :

Q_tỏa = Q₃ = m₃c­_3. ∆t₃ = m₃c₃ (t₃ – t).

- Trạng thái cân bằng nhiệt :