Bài 38.8 trang 90 Sách bài tập (SBT) Vật lí 10

Người ta đổ 0,20 kg chì nóng chảy ở 327°C vào một cốc chứa 0,80 l nước ở 15°C. Trong quá trình này đã có 1,0 g nước bị biến thành hơi nước. Xác định nhiệt độ của nước còn lại trong cốc ở trạng thái cân bằng nhiệt. Cho biết cốc có nhiệt nóng chảy riêng là 2,5.10⁴ J/kg và nhiệt dung riêng là 120 J/kg.K; nước có nhiệt dung riêng là 4180J/kg.K và nhiệt hoá hơì riêng là 2,3.10⁶ J/kg. Bò qua sự mất mát nhiệt truyền ra bên ngoài.

Hướng dẫn trả lời:

Sau khi khối lượng chì nóng chảy m₁ = 0,2 kg được đổ vào nước trong cốc thì chì bị đông rắn ở nhiệt độ t°C và lượng nhiệt do chì toả ra bằng :

Q =  λm₁ + c₁m₁(t₁ - t)

với λ là nhiệt nóng chảy riêng và c₁ là nhiệt dung riêng của chì, còn t₁ = 327°C là nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) của chì.

Trong quá trình này, khối lượng nước m₂ = 0,80 kg (ứng với 0,80l nước) trong cốc bị nung nóng từ t₂= 15°C đến nhiệt độ t và phần nước có khối lượng m₃ = 1,0 g bị bay hơi sẽ thu một lượng nhiệt bằng :

Q' = c₂m₂(t - t₂) + Lm₃

với L là nhiệt hoá hơi riêng và c₂ là nhiệt dung riêng của nước trong cốc.

Theo định luật bảo toàn năng lượng, ta có ề.

Q'= Q => c₂m₂ (t - t₂) + Lm₃ = λm₁ + c₁m₁(t₁ - t)

Từ đó suy ra :  \(t = {{{m_1}\left( {\lambda + {c_1}{t_2}} \right) + {c_2}{m_2}{t_1} + L{m_3}} \over {{c_1}{m_1} + {c_2}{m_2}}}\)

Thay số, ta tìm được :

\(t = {{0,20\left( {2,{{5.10}^4} + 120.327} \right) + 4180.0,80.15 + 2,{{3.10}^6}.1,{{0.10}^{ - 3}}} \over {120.0,20 + 4180.0,8}} \approx 19,{4^0}C\)

Sachbaitap.com