Câu hỏi:

Đầu tiên, tính khối lượng của nước trong cốc:

$m_{nuoc} = D \cdot V = 1 \text{ g/cm}^3 \cdot 200 \text{ cm}^3 = 200 \text{ g}$

Nhiệt lượng cần để làm tan chảy hoàn toàn cục nước đá:

$Q_{tan} = m_{da} \cdot \lambda = 0.03 \text{ kg} \cdot 334 \cdot 10^3 \text{ J/kg} = 10020 \text{ J}$

Nhiệt lượng tỏa ra khi nước hạ từ 20°C xuống 0°C:

$Q_{toa} = m_{nuoc} \cdot c \cdot \Delta t = 200 \text{ g} \cdot 4.2 \text{ J/g.K} \cdot (20 - 0) \text{ K} = 16800 \text{ J}$

Vì $Q_{toa} > Q_{tan}$, nước đá tan hết.

Nhiệt lượng còn lại sau khi nước đá tan hết sẽ được dùng để làm nóng nước đá đã tan (giờ là nước) từ 0°C lên nhiệt độ cuối $t$.

$Q_{con} = Q_{toa} - Q_{tan} = 16800 - 10020 = 6780 \text{ J}$

Nhiệt lượng này dùng để làm nóng 30g nước đá đã tan thành nước từ 0°C lên $t$:

$Q_{con} = m_{da} \cdot c \cdot (t - 0)$

$6780 = 30 \cdot 4.2 \cdot t$

$t = \frac{6780}{30 \cdot 4.2} = \frac{6780}{126} \approx 53.8 \, ^\circ \text{C}$

Như vậy nhiệt độ cuối của hệ là $t$:

$t = \frac{m_{nuoc} \cdot c \cdot t_{nuoc} - m_{da} \cdot \lambda}{(m_{nuoc} + m_{da}) \cdot c}$

$t = \frac{200 \cdot 4.2 \cdot 20 - 30 \cdot 334}{230 \cdot 4.2}$

$t = \frac{16800 - 10020}{966}$

$t = \frac{6780}{966} \approx 7 ^\circ \text{C}$

Ta có $Q_{thu} = m_{da} \cdot \lambda + m_{da} \cdot c \cdot (t - 0) = 30 \cdot 334 + 30 \cdot 4.2 \cdot t$

$Q_{toa} = m_{nuoc} \cdot c \cdot (20 - t) = 200 \cdot 4.2 \cdot (20 - t)$

$Q_{thu} = Q_{toa}$

$30 \cdot 334 + 30 \cdot 4.2 \cdot t = 200 \cdot 4.2 \cdot (20 - t)$

$10020 + 126t = 16800 - 840t$

$966t = 6780$

$t = \frac{6780}{966} \approx 7 ^\circ \text{C}$

Nhiệt hóa hơi riêng của một chất (ở đây là nước) là nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg chất đó để chuyển hoàn toàn từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí (hơi) ở nhiệt độ sôi xác định và áp suất chuẩn.


Do đó, đáp án đúng là D.

Nước đá chuyển thành nước (tan chảy) ở nhiệt độ 0°C.

Thí nghiệm Brown quan sát sự chuyển động hỗn độn không ngừng của các hạt phấn hoa lơ lửng trong chất lỏng hoặc chất khí. Các hạt phấn hoa này chuyển động do sự va chạm liên tục của các phân tử chất lỏng hoặc khí với chúng.