Một bình nhôm khối lượng m0 = 260g, nhiệt độ ban đầu là t0 = 200C, được bọc kín bằng 1 lớp xốp cách nhiệt. Cần bao nhiêu nước ở nhiệt độ t1 = 500C và bao nhiêu nước ở nhiệt độ t2 = 00C để khi cân bằng nhiệt có 1,5kg nước ở t3 = 100C. Cho nhiệt dung riêng của nhôm là C0 = 880J/kg.độ; cuả nước là C1 = 4200J/kg.độ.
Gọi m1 là khối lượng nước ở t1 = 50oC
m2 là khối lượng nước ở t2 = 0oC
Theo đề bài, sau khi cân bằng nhiệt, có 1,5kg nước nên:
m1 + m2 = 1,5 (kg) (1)
mặt khác sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ cân bằng là t3 = 10oC
Ta thấy: t2 < t3 < t0 < t1
Nên nước ở nhiệt độ t2 thu nhiệt, nước ở nhiệt độ t1 và bình nhôm tỏa nhiệt
m0 = 260g = 0,26kg
Ta có phương trình cân bằng nhiệt:
Qtỏa = Qthu
(=) m0.c0.(t0 - t3) + m1.c1(t1 - t3) = m2.c1(t3 - t2)
(=) 0,26.880.(20-10) + m1.4200(50-10) = m2.4200(10-0)
(=) -168000m1 + 42000m2 = 2288 (2)
Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình
giải hệ ta được \(\left\{{}\begin{matrix}m_1=0,289kg\\m_2=1,211kg\end{matrix}\right.\)
Vậy cần 0,289kg nước ở 50oC và 1,211 kg nước ở 0oC
