trong bình nhiệt lượng kế chứa nước đá có khối lượng m1 = 0,3 kg ở nhiệt độ t1 bằng -20*C. Đưa vào bình 1 lượng hơi nước có khối lượng m2 = 60g ở nhiệt độ t2 = 100*c. Xác định nhiệt độ trong bình nhiệt lượng kế khi xảy ra cân bằng nhiệt . Cho nhiệt dung riêng và nhiệt độ nóng chảy của nước đá lần lượt là C1 bằng 2100J/kgK và nhiệt độ nóng chảy = 340000J/kg, nhiệt dung riêng của nước là c2 = 4200J/kgK và nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.10^6J/kg. Bỏ qua trao đổi nhiệt với bình nhiệt lượng kế và môi trường
Gọi Q1,Q1' lần lượt là nhiệt lượng làm nước đá nóng từ t1 -> 0oC và làm nóng chảy nước đá ở 0oC, có
Q1 = m1c1(0-t1) = 0.3*2100*[0-(-20)] = 12.6 (kJ)
Q1' = m1λ = 0.3*34*104 = 102(kJ)
Gọi Q2 là nhiệt lượng mà hơi nước ở 100oC hóa thành nước,có
Q2 = m2L = 0.06*2.3*10^6 = 138 (kJ)
có Q2>Q1+Q2 ==> nước đá sẽ nóng chảy hoàn toàn thành nước và nóng tới tcb
Gọi Q2',Q1'' lần lượt là nhiệt lượng mà m2 nước tỏa từ 100oC xuống tcb và m1 nước nóng từ 0oC lên tcb, có
Q2' = m2c2(100-tcb) = 0.06*4200(100-tcb) = 252(100-tcb)
Q1'' = m1c2(tcb-0) = m1c2tcb = 0.3*4200*tcb = 1260*tcb
Qtỏa=Qthu
Q2+Q2' = Q1 + Q1' + Q1''
138000+252(100-tcb)=12600+102000+1260*tcb
==> tcb = 225/7oC ~ 32.14oC
Vậy nhiệt độ cuối cùng trong bình khoảng 32.14oC
