m1 = 1kg ; t1 = 120oC ; V2 = 2l ; t2 = 20oC
Tanh đồng có nhiệt độ cao hơn nên khi thả thanh đồng vào nước thì thanh đồng tỏa nhiệt lượng còn nước thu nhiệt lượng. Gọi t là nhiệt độ cân bằng.
Khối lượng nước là:
\(m_2=D_n.V_2=1000.0,002=2\left(kg\right)\)
Nhiệt lượng thanh đồng tỏa ra là:
\(Q_1=m_1.c_đ\left(t_1-t\right)=1.380.\left(120-t\right)=45600-380t\)
Nhiệt lượng nước thu vào là:
\(Q_2=m_2.c_n\left(t-t_2\right)=2.4200.\left(t-20\right)=8400t-168000\)
Theo phương trình cân bằng nhiệt thì nhiệt lượng thanh đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào.
\(Q_1=Q_2\\ \Rightarrow45600-380t=8400t-168000\\ \Rightarrow213600=8780t\\ \Rightarrow t\approx24,33\left(^oC\right)\)
Gọi t' = 50oC. Gọi m1' là khối lượng thanh đồng cần bỏ vào.
Nhiệt lượng thanh đồng mới tỏa ra khi thả vào nước là:
\(Q_1'=m_1'.c_đ\left(t_1-t'\right)=m'.380\left(120-50\right)=26600m'\)
Nhiệt lượng nước thu vào khi thả thanh đồng vào:
\(Q_2'=m_2.c_n\left(t'-t_2\right)=2.4200\left(50-20\right)=252000\left(J\right)\)
Theo phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_1'=Q_2'\\ \Rightarrow26600m'=252000\\ \Rightarrow m'=9,474\left(kg\right)\)
Vậy cần thả vào nước một thanh đồng nặng 9,474kg và co nhiệt độ 120oC để nước nóng lên 50oC
