Mẫu nước đá ở nhiệt độ 0°C, bên trong có đồng xu bằng đồng đông cứng. Khối lượng mẫu nước đá cùng với đồng xu là 30g. Mẫu nước đá được thả vào 1 bình cách nhiệt chứa 200ml nước ở nhiệt độ 5°C. Sau khi thiết lập cân bằng nhiệt, mẫu nước đá lơ lửng trong nước(không chìm xuống đáy).Tìm khối lượng của đồng xu.Biết khối lượng riêng của nước,nước đá và của đồng lần lượt là 1g/cm3;0,9g/cm3 và 9g/cm3;nhiệt dung riêng của nước và đồng lần lượt là 4200J/(kg.°C) và 390J/(kg.°C);nhiệt nóng chảy của nước đá 330kJ/kg.Bỏ qua nhiệt dung của bình cũng như sự trao đổi nhiệt với mỗi trường bên ngoài.
\(V=200ml=200cm^3=0,2l=2\cdot10^{-4}m^3\)
\(D_{nc}=1g/cm^3=1000kg/m^3\)
\(D_{ncđá}=0,9g/cm^3=900kg/m^3\)
\(D_{đồng}=9g/cm^3=9000kg/m^3\)
Gọi khối lượng nước đá là \(m(kg).\)
Nhiệt lượng truyền từ nước sang mẫu đá là:
\(Q_1=mc\Delta t=V\cdot D\cdot c\cdot\Delta t=2\cdot10^{-4}\cdot1000\cdot4200\cdot5=4200J\)
Nhiệt lượng truyền từ mẫu đá sang nước:
\(Q_2=330m+\left(0,03-m\right)\cdot390\cdot\left(0-5\right)\)
Cân băng nhiệt: \(Q_1=Q_2\)
\(\Rightarrow m\approx1,87g\)
