Một cốc nhôm khối lượng 100g chứa 300g nước ở nhiệt độ 20^oC. Người ta thả vào cốc nước

Bài 58: Nguyên lí I nhiệt động lực học

Bài 2 (trang 291 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Một cốc nhôm khối lượng 100g chứa 300g nước ở nhiệt độ 20^oC. Người ta thả vào cốc nước một chiếc thìa đồng khối lượng 75g vừa rút ra khỏi nồi nước sôi ở 100^oC. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt. Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.độ, của đồng là 380J/kg.độ và của nước là 4,19.10³J/kg.độ.

Lời giải:

Gọi nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt độ là t.

Nhiệt lượng thìa tỏa ra:

Q_tỏa = m_đồng.c_đồng.(t₁ − t) = 0,075.380.(100 − t) = 2850 − 28,5.t (J)

Nhiệt lượng vỏ cốc nhôm và nước thu vào:

Q_thu = (m_nhôm.c_nhôm + m_n.c_n).(t − 20) = 1345t − 26900 (J)

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q_tỏa = Q_thu ⇔ 2850 − 28,5.t = 1345.t – 26900

⇔ t = 21,7^oC

Vậy nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt độ là 21,7^oC.