C3. Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500 g nước ở nhiệt độ 13⁰C một miếng kim loại có khối lượng 400 g được nung nóng tới 100⁰C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 20⁰C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4 190 J/kg.K

Bài giải:

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

Q₁ = m₁ . c₁ . (t₁ – t) = 0,4 . c . (100 – 20)

Nhiệt lượng nước thu vào:

Q₂ = m₂ . c₂ . (t – t₂) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:

Q₁ = Q₂

0,4 . c . (100 – 20) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

C = 458 J/kg.K

Kim loại này là thép

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

Q₁ = m₁ . c₁ . (t₁ – t) = 0,4 . c . (100 – 20)

Nhiệt lượng nước thu vào:

Q₂ = m₂ . c₂ . (t – t₂) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:

Q₁ = Q₂

0,4 . c . (100 – 20) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

C = 458 J/kg.K

Kim loại này là thép.

C3. Để xác định nhiệt dung riêng của một kim loại, người ta bỏ vào nhiệt lượng kế chứa 500 g nước ở nhiệt độ 130C một miếng kim loại có khối lượng 400 g được nung nóng tới 1000C. Nhiệt độ khi có cân bằng nhiệt là 200C. Tính nhiệt dung riêng của kim loại. Bỏ qua nhiệt lượng làm nóng nhiệt lượng kế và không khí. Lấy nhiệt dung riêng của nước là 4 190 J/kg.K

Bài giải:

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

Q1 = m1 . c1 . (t1 – t) = 0,4 . c . (100 – 20)

Nhiệt lượng nước thu vào:

Q2 = m2 . c2 . (t – t2) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:

Q1 = Q2

0,4 . c . (100 – 20) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

C = 458 J/kg.K

Kim loại này là thép

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

Q₁ = m₁ . c₁ . (t₁ – t) = 0,4 . c . (100 – 20)

Nhiệt lượng nước thu vào:

Q₂ = m₂ . c₂ . (t – t₂) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:

Q₁ = Q₂

0,4 . c . (100 – 20) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

C = 458 J/kg.K

Kim loại này là thép.

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

Q₁ = m₁ . c₁ . (t₁ – t) = 0,4 . c . (100 – 20)

Nhiệt lượng nước thu vào:

Q₂ = m₂ . c₂ . (t – t₂) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

Nhiệt lượng tỏa ra bằng nhiệt lượng thu vào:

Q₁ = Q₂

0,4 . c . (100 – 20) = 0,5 . 4190 . (20 – 13)

C = 458 J/kg.K

Kim loại này là thép.

Khi xảy ra cân bằng nhau ta có phương trình sau:

Q₁ = Q₂ <=> 0.5x4190x(20-13)=0.4xC_{kim loại}x(100-20)

<=> 14665=32xC_{kim loại} <=> C_{kim loại} = 14665:32 = 458,28

Nhiệt lượng mà nước thu vào là:
Q1 = m1.C1.( t - t1 ) = 0,5.4190.( 20 - 13) = 14665 ( J)
Nhiệt lượng mà miếng kim loại tỏa ra là:
Q2 = m2.C2.( t2 - t ) = 0,4.80.C1 = 32.C2 ( J)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có:
Q1 = Q2
=> 14665 = 32.C2
=> C2 = 14665 : 32 ~ 458 ( J/ kg.k)

(Đây chính là nhiệt dung riêng của thép)

Tóm tắt

\(m_1=500g=0,5kg\)

\(t_1=13^0C\)

\(m_2=400g=0,4kg\)

\(t_2=100^0C\)

\(t=20^0C\)

\(c_1=4200J/kg.K\)

_____________

\(Q_1=?\)

\(c_2=?\)

Giải

Nhiệt lượng của nước thu vào là:

\(Q_1=m_1.c_1.\left(t-t_1\right)=0,5.4200.\left(20-13\right)=14700\left(J\right)\)

Nhiệt lượng của miếng kim loại toả ra là:

\(Q_2=m_2.c_2.\left(t_2-t\right)=0,4.c_2.\left(100-20\right)=32c_2\left(J\right)\)

Theo phương trình cân bằng nhiệt ta có:

\(Q_1=Q_2\)

\(\Leftrightarrow14700=32c_2\)

\(\Leftrightarrow c_2=459,4J/kg.K\)

Tóm tắt:

\(m_1=128g=0,128kg\)

\(m_2=210g=0,21kg\)

\(t_{1,2}=8,4^oC\)

\(m_3=192g=0,192kg\)

\(t_3=100^oC\)

\(t=21,5^oC\)

\(c_1=0,128.10^3J/kg.K\)

\(c_2=4,18.10^3J/kg.K\)

==========

\(c_3=?J/kg.K\)

Nhiệt lượng mà nước và nhiệt lượng kế thu vào:

\(Q_{1,2}=\left(m_1.c_1+m_2.c_2\right)\left(t-t_{1,2}\right)\)

\(\Leftrightarrow Q_{1,2}=\left(0,128.0,128.10^3+0,21.4,18.10^3\right).\left(21,5-8,4\right)=11713,8104J\)

Nhiệt dung riêng của kim loại:

Theo pt cân bằng nhiệt:

\(Q_{1,2}=Q_3\)

\(\Leftrightarrow11713,8104=m_3.c_3.\left(t_3-t\right)\)

\(\Leftrightarrow c_3=\dfrac{11713,8104}{m_3.\left(t_3-t\right)}\)

\(\Leftrightarrow c_3=\dfrac{11713,8104}{0,192.\left(100-21,5\right)}\)

\(\Leftrightarrow c_3=777,19J/kg.K\)

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

\(Q_{tỏa}=m_{kl}\cdot c_{kl}\cdot\left(t-t_1\right)=0,4\cdot c_{kl}\cdot\left(100-20\right)J\)

Nhiệt lượng nước thu vào:

\(Q_{thu}=m_{nc}\cdot c_{nc}\cdot\left(t_2-t\right)=0,5\cdot4190\cdot\left(20-13\right)=14665J\)

Cân bằng nhiệt: \(Q_{tỏa}=Q_{thu}\)

\(\Rightarrow0,4\cdot c_{kl}\cdot\left(100-20\right)=14665\)

\(\Rightarrow c_{kl}=458,3\)J/kg.K

Chọn B.

Nhiệt lượng mà nước thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:

Q₁ = m₁.c₁. Δt₁

Nhiệt lượng mà bình nhiệt lượng kế đồng thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:

Q₂ = m₂.c₂.Δt₂

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra cho đến khi cân bằng nhiệt:

Q₃ = m₃.c₃.Δt₃

Tổng nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: Q₁ + Q₂ = Q₃

     ↔ (m₁.c₁ + m₂.c₂).Δt₁ = m₃.c₃.Δt₃

Thay số ta được: (lấy c_nước = c₁ = 4,18.10³ J/(kg.K) )

       (0,21.4,18.10³ + 0,128.0,128.10³).(21,5 – 8,4) = 0,192.c₃.(100 – 21,5)

→ c_3­  = 0,78.10³ J/(kg.K)

Vậy nhiệt dung riêng của chất làm miếng kim loại là 0,78.10³ J/(kg.K)

Tóm tắt:

\(m_2=500g=0,5kg\)

\(t_2=13^oC\)

\(m_1=400g=0,4kg\)

\(t_1=100^oC\)

\(t=20^oC\)

\(\Rightarrow\Delta t_1=t_1-t=100-20=80^oC\)

\(\Rightarrow\Delta t_2=t-t_2=20-13=7^oC\)

\(c_2=4200J/kg.K\)

============

\(c_1=?J\)

Nhiệt lượng miếng kim loại tỏa ra:

\(Q_1=m_1.c_1.\Delta t_1=0,4.c_1.80=32c_1\)

Nhiệt lượng nước thu vào:

\(Q_2=m_2.c_2.\Delta t_2=0,5.4200.7=14700J\)

Nhiệt dung riêng của kim loại là:
Theo phương trình cân bằng nhiệt:

\(Q_1=Q_2\)

\(\Leftrightarrow32c_1=14700\)

\(\Leftrightarrow c_1=\dfrac{14700}{32}\approx459,375J/kg.K\)

Vậy kim loại đó là thép