Cho một chậu nhỏ bằng thuỷ tinh khối lượng m = 100 g có chứa m 1 = 500 g nước ở nhiệt độ t 1 = 20 0 C và một cốc dùng để chứa những viên nước đá có cùng khối lượng m 2 = 20 g ở nhiệt độ t 2 = - 5 0 C . Thả hai viên nước đá vào chậu. Cho nhiệt dung riêng của thủy tinh, nước và nước đá lần lượt là C = 2500 J / K g . K ., C 1 = 4200 J / K g . K và C 2 = 1800 J / K g . K . Nhiệt nóng chảy của nước đá là λ = 3 , 4 . 10 5 J / K g (bỏ qua sự trao đổi nhiệt với cốc và môi trường bên ngoài). Kết luận nào sau đây là chính xác nhất?
A. Có một phần nước bị đông đặc thành nước đá
B. Hai viên đá tan hoàn toàn, nhiệt độ hỗn hợp là 0 0 C
C. Hai viên đá chưa tan hoàn toàn, nhiệt độ hỗn hợp là 0 0 C
D. Hai viên đá tan hoàn toàn, nhiệt độ hỗn hợp lớn hơn 0 0 C
Đáp án: D
- Khi thả hai viên nước đá vào chậu nước. Giả sử nước đá tan hết ở 0 0 C .
- Nhiệt lượng do chậu và nước toả ra để hạ nhiệt độ xuống 0 0 C là:
Q 1 = ( m c + m 1 c 1 ) ( t 1 - 0 ) = 47000 ( J )
- Nhiệt lượng thu vào của 2 viên nước đá để tăng nhiệt độ lên 0 0 C và tan hết tại 0 0 C là:
Q 2 = 2 m 2 C 2 ( 0 - t 2 ) + 2 m 2 . λ = 13960 ( J )
- Vì Q 1 > Q 2 nên 2 viên đá sẽ tan hết và nhiệt độ cân bằng 0 0 C < t < 20 0 C .
