Một nhiệt lượng kế chứa nước ở nhiệt độ t1=20oC . Người ta thả những quả cầu bằng kim loại giống nhau đã được đốt nóng ở nhiệt độ t2=100oC bằng nước sôi. Nếu thả quả cầu thứ nhất vào bình thì nhiệt độ của nước trong bình là tcân bằng=40oC . Hãy cho biết nhiệt độ của nước trong bình khi có cân bằng nhiệt là bao nhiêu? Nếu ta lặp lại thí nghiệm 2;3 lần thì nhiệt độ là bao nhiêu?
Gọi khối lượng của nước là m, khối lượng và nhiệt dung dung riêng của quả cầu là m1 và c1 . Nhiệt dộ cân bằng là tcb và số quả cầu vào nước là N
Ta có : Nhiệt lượng tỏa ra từ quả cầu là Qtỏa = N.m1.c1 (100-tcb)
Nhiệt lượng thu vào của nước là : Qthu = 4200m(tcb-20)
Điều kiện cân bằng : Qtỏa = Qthu
⇔N .m1.c1 (100-tcb)=4200m (tcb-20) (1)
Khi thả quả cầu thứ nhất : N=1; tcb=400C ta có:
1.m1 . c1 (100-40)=4200m(40-20)⇒ m1.c1=1400m (2)
Thay (2) và (1) tadduocwj : N.1400m(100-tcb)=4200m(tcb-20)
⇒100N-Ntcb=3tcb-60 (*)
Khi thả thêm quả cầu thứ 2 : N=2. Từ phương trình (*) ta được
200-2tcb=3tcb-60⇒tcb=520C
Khi thả thêm quả cầu thứ 3: N=3, từ phương trình (*) ta đc
300-3tcb=3tcb-60⇒tcb=600C
Vậy khi thả thêm quả cầu thứ 3 thì nhiệt độ cân bằng của nước là 600C
