Bài 25. Phương trình cân bằng nhiệt

C1. a) Hãy dùng phương trình cân bằng nhiệt để tính nhiệt độ của hỗn hợp gồm 200 g nước đang sôi vào 300 g nước ở nhiệt độ trong phòng.

b) Tiến hành thí nghiệm để kiểm tra giá trị của nhiệt độ tính được. Giải thích tại sao nhiệt độ tính được không bằng nhiệt độ đo được ?

Bài giải:

a) Kết quả phụ thuộc vào nhiệt độ trong lớp lúc giải bài tập này.

b) Nhiệt độ tính được chỉ gần bằng nhiệt độ đo được trong thí nghiệm vì trong khi tính toán, ta đã bỏ qua sự trao đổi nhiệt với các dụng cụ đựng nước và môi trường bên ngoài.

- Nhiệt lượng đồng toả ra là:

\(Q_1=m_1.c_1\left(t-t_2\right)=0,5.380.\left(80-20\right)=11400J\) (1)

- Nhiệt lượng nước thu vào bằng với nhiệt lượng do đồng toả ra

nên \(Q_1=Q_2=11400J\)

- Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ là:

\(Q_1=m_1.c.\left(t-t_2\right)=0,5.4200.\Delta t=2100\Delta t\)

- Độ tăng nhiệt độ của nước theo phương trình cân bằng nhiệt là:

Ta có: \(Q_1=Q_2\Leftrightarrow11400=2100\Delta t\) (2)

Do đó: \(\Delta t=\dfrac{11400}{2100}=5,43^oC\)

C3. Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500 g nước ở nhiệt độ 13⁰C một miếng kim loại có khối lượng 400 g được nung nóng tới 100⁰C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 20⁰C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4 190 J/kg.K

Bài giải:

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

Q₁ = m₁ . c₁ . (t₁ – t) = 0,4 . c . (100 – 20)

Nhiệt lượng nước thu vào:

Q₂ = m₂ . c₂ . (t – t₂) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:

Q₁ = Q₂

0,4 . c . (100 – 20) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

C = 458 J/kg.K

Kim loại này là thép