Thả một cục nước đá có khối lượng 30g ở 0^oC vào cốc nước chứa 0,2l nước ở 20^oC

Bài 55: Sự chuyển thể. Sự nóng chảy và đông đặc

Bài 1 (trang 270 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Thả một cục nước đá có khối lượng 30g ở 0^oC vào cốc nước chứa 0,2l nước ở 20^oC. Bỏ qua nhiệt dung của cốc. Hỏi nhiệt độ cuối của cốc nước?

A. 0^oC

B. 5^oC

C. 7^oC

D. 10^oC

Cho biết c_nước = 4,2 J/g.K; ρ_nước = 1 g/cm³; λ_{nước đá} = 334 J/g

Lời giải:

Gọi m₁ là khối lượng cục nước đá, m₂ là khối lượng nước trong cốc lúc đầu.

t là nhiệt độ cuối của cốc nước.

Lượng nhiệt mà m₁ = 30g đá thu vào để nóng chảy:

Q₁ = λ.m₂ = 334.30 = 10020 (J)

Lượng nhiệt thu vào để nâng nhiệt độ của 30g nước ở (0^oC) đến t^oC:

Q′₁ = m₁.c.(t – 0) = 30.4,2.t = 126.t (J)

Lượng nhiệt tỏa ra từ 0,2 l nước (ứng với 200g nước) ở 20^oC để giảm nhiệt độ xuống t:

Q₂ = m₂.c.(20 − t) = 200.4,2.20 − 200.4,2.t = 16800 – 840.t (J)

Khi đạt cân bằng thì:

Q₁ + Q’₁ = Q′₂ ⇔ 10020 + 126.t = 16800 – 840.t

⇒ t ≈ 7^oC

Chọn C.