100g nước ở nhiệt độ 200C đựng trong một cốc nhôm khối lượng 50g. Thả một quả cầu kim loại khối lượng 50g đã nung nóng bằng sắt vào trong cốc nước, nhiệt độ từ quả cầu kim loại đã làm 5g nước bị hóa hơi trong quá trình tiếp xúc. Nhiệt độ trong cốc tăng lên đến khi có cân bằng nhiệt thì nhiệt độ nước trong cốc là 800C. Tính nhiệt độ ban đầu của quả cầu kim loại trước khi nhúng vào trong nước. Coi nhiệt độ truyền ra ngoài môi trường là không đáng kể. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4180J/kg; nhiệt dung riêng của sắt 460J/kgK; nhiệt dung riêng của nhôm 880J/kgK; nhiệt hóa hơi của nước là 2,26.106J/kg.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Qtoa là nhiệt lượng mà sắt tỏa ra
+ Qthu là nhiệt lượng mà nước và nhôm nhận được để tăng nhiệt độ lên 800C và nhiệt lượng của 5g nước tăng từ 200C lên 1000C rồi hóa hơi
+ Khi quả cầu bắt đầu chạm vào m1=5g nước đã bốc hơi nên lượng nước tăng từ 200C lên 800C chỉ có \(m′=100−5=95g\)
Ta có: \(Q_{toa}=m_{Fe}c_{Fe}(t−80)\)
\(Q_{thu}=m_{Al}c_{Al}(80−20)+m′c_{nc}(80−20)+m_1c_{nc}(100−20)+m_1L \)
+ Theo phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
\(Q_{toa}=Q_{thu}↔m_{Fe}c_{Fe}(t−80)=m_{Al}c_{Al}(80−20)+m′c_{nc}(80−20)+m_1c_{nc}(100−20)+m_1L→t=1800^0C\)
