Bài 6: Một thỏi nước đá có khối lượng 200g ở -10OC
a/ Tính nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hơi hoàn toàn ở 100oC
b/ Nếu bỏ thỏi nước đá trên vào một xô nước bằng nhôm ở 20oC. Sau khi cân bằng nhiệt ta thấy
trong xô còn lại một cục nước đá coa khối lượng 50g. tính lượng nước đã có trong xô lúc đầu. Biết xô có khối lượng 100g.
Tóm tắt:
m1 = 200 g = 0,2 kg
t1 = -10oC
t2 = 100oC
c1 = 1800J/kg.K
a)Q = ? J
b)t3 = 20oC
t4 = 0oC
mnước đá còn lại = 50 g
mnhôm = 100 g = 0,1 kg
mnước ban đầu = ? kg
Bài làm:
a)Nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -10oC lên 0oC là:
Q1 = m1.c1.(t2 - t1) = 3600 (J)
Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hoàn toàn ở 0oC là:
Q2 = m1.λ = 68000 (J)
Nhiệt lượng nước thu vào để tăng nhiệt độ từ 0oC đến 100oC là:
Q3 = m1.c2(t3 - t2) = 84000 (J)
Nhiệt lượng nước thu vào để hóa hơi hoàn toàn ở 100oC là:
Q4 = m1.L = 460000 (J)
Nhiệt lượng cần cung cấp trong suốt quá trình là:
Qtổng = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 3600 + 68000 + 84000 + 460000 = 615600 (J)
Vậy nhiệt lượng cần cung cấp để nước đá biến thành hơi hoàn toàn ở 100oC là 615600 J.
b) Gọi m là lượng nước đá đã tan: m = 200 - 50 = 150 g = 0,15 kg
Do nước đá tan không hết nên nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là 0oC.
Nhiệt lượng mà m (kg) nước đá thu vào để nóng chảy là:
Q' = m.λ = 51000 (J)
Nhiệt lượng do m' kg nước và xô nhôm tỏa ra để giảm xuống từ 20oC đến 0oC là:
Q" = (m'.c2 + mnhôm.cnhôm).(20 - 0)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
Q" = Q' + Q1
⇔ (m'.c2 + mnhôm.cnhôm).(20 - 0) = 51000 + 3600
⇔ (m'.4200 + 0,1.880).20 = 54600
⇔ m'.4200 + 88 = 2730
⇔ m'.4200 = 2642
⇒m' = \(\dfrac{1321}{2100}\)(kg).
Vậy lượng nước đã có sẵn trong xô lúc ban đầu là \(\dfrac{1321}{2100}\) kg.
