Tại điểm AAA, hệ đạt trạng thái cân bằng nhiệt, và tổng nhiệt lượng trao đổi bằng 0:
Q1+Q2=0
Với:
Nhiệt lượng do nước ban đầu m1 nhả ra: Q1=c1m1(tA−t1)Nhiệt lượng do nước mới m2 hấp thụ: Q2=c1m2(t2−tA)Bảo toàn năng lượng:
c1m1(tA−t1)=c1m2(t2−tA)
Rút gọn c1c, ta được:
m2=m1.tA-t1/t2-tA
Từ đồ thị, ta tìm các giá trị t1,tA,t2 để tính khối lượng m2m_2m2.
b) Xác định lượng nước có trong bình sau khi thêm nước đá:Nhiệt dung riêng của nước đá là c3 và c3=c1/2. Các quá trình xảy ra khi bỏ thêm nước đá:
Nước đá nhận nhiệt để tăng từ nhiệt độ tα đến 0∘C:
Q1=c3m3(0−tα)Nhiệt lượng làm nước đá tan chảy hoàn toàn:
Qtan=λm3Nước đá tan thành nước và nhận nhiệt để tăng đến nhiệt độ cân bằng:
Q2=c1m3(tcuối-0)Tổng nhiệt lượng hệ nước ban đầu và nước mới nhả ra:
Qtổng=c1(m1+m2)(tA−tcuối)Bảo toàn năng lượng cho toàn hệ:
Q1+Qtan+Q2+Qtổng=0
Từ phương trình này, giải để tìm tổng khối lượng nước mtotal=m1+m2+m3
c) Tìm nhiệt độ t1, t2, t3:Dựa vào tỷ lệ giữa nhiệt lượng và nhiệt dung:
Đoạn OC cho biết sự phụ thuộc vào nhiệt dung riêng của nước đá c3.Đoạn CD mô tả quá trình nước đá tan chảy tại t=0độCĐoạn DE cho biết nhiệt dung riêng của nước.Dựa vào các đoạn đồ thị, tính các nhiệt độ t1, t2, t3 và khoảng cách nhiệt lượng Q.
