Một bình nhiệt lượng kế khối lượng m1=m chứa một lượng nước có khối

Câu hỏi :

Một bình nhiệt lượng kế khối lượng m1=m chứa một lượng nước có khối lượng m2=2m hệ thống đang có nhiệt độ t1=100C. Người ta thả vào bình một cục nước đá khối lượng M nhiệt độ t2=50C, khi cân bằng cục nước đá chỉ tan một nửa khối lượng của nó. Sau đó rót thêm một lượng nước ở nhiệt độ t3=500C, có khối lượng bằng tổng khối lượng của nước và nước đá có trong bình. Nhiệt độ cân bằng của hệ sau đó là t4=200C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, coi thể tích của bình đủ lớn, biết nhiệt dung riêng của nước và nước đá lần lượt là         c1 = 4200J/(kg.độ); c2 = 2100J/(kg.độ), nhiệt nóng chảy của nước đá là λ=34.104J/kg. Xác định nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế.

* Đáp án

* Hướng dẫn giải

Gọi: c là nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế.

Giai đoạn 1: khi thả vào bình cục nước đá, do đá tan không hết nên nhiệt độ cân bằng của giai đoạn này là O0C. Ta có:Qtoa=mc(t10)+2mc1(t10)=10mc+84000m

Qthu=Mc2(0t2)+M2λ=180500M

Áp dụng phương trình cân bằngQtoa=Qthu10mc+84000m=180500M
Giai đoạn 2: Rót nước vào bình:Qtoa=(M+2m).c1.(t3t4)=(M+2m).4200.(5020)=126000(M+2m)

Qthu=mc(t40)+M2λ+(2m+M)c1(t40)=20.c.m+17.104M+84000(2m+M)Áp dụng phương trình cân bằng:Qtoa=Qthu126000(M+2m)=20.c.m+17.104M+84000(2m+M)42000(M+2m)=20.c.m+17.104Mm(8400020c)=128000M

Từ (3) và (4) ta có phương trình:10mc+84000mm(8400020c)=180500M128000M10c+840008400020c=361256

2560c+21504000=303240007220c

c=30324000215040002560+7220=901,8/(kg.độ)

 

Copyright © 2021 HOCTAP247