Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Một cục nước đá hình trụ, khối lượng M và nhiệt độ t₀ = 0 °C được đặt vừa khít vào một bình hình trụ. Rót nhanh vào bình một lượng nước có khối lượng M và nhiệt độ tₕ thì mực nước trong bình ngay sau khi rót là H = 20 cm. Khi nhiệt độ trong bình đã ..

----- Nội dung dịch tự động từ ảnh -----
Một cục nước đá hình trụ, khối lượng M và nhiệt độ t₀ = 0 °C được đặt vừa khít vào một bình hình trụ. Rót nhanh vào bình một lượng nước có khối lượng M và nhiệt độ tₕ thì mực nước trong bình ngay sau khi rót là H = 20 cm. Khi nhiệt độ trong bình đã ổn định ở giá trị t* thì mực nước trong bình giảm một lượng h = 0,4 cm so với khi mới rót. Biết khối lượng riêng của nước đá và của nước đá lần lượt là Dₐ = 920 kg/m³, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá ở 0 °C là λ = 330 kJ/kg, nhiệt dung riêng của nước là cₙ = 4200 J/kg·K. Bỏ qua nhiệt dung của bình và nhiệt lượng trao đổi với môi trường.

1) Xác định nhiệt độ cân bằng t*.
2) Tính nhiệt độ ban đầu tₙ của lượng nước đá được rót vào bình.
1 trả lời
Hỏi chi tiết
60
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để giải bài toán này, ta sẽ sử dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng.

1) **Xác định nhiệt độ cân bằng tₑ**:

Gọi \( tₑ \) là nhiệt độ cân bằng.

- Nhiệt lượng do nước đá hấp thụ để tan chảy thành nước, sau đó từ 0 °C tăng lên nhiệt độ cân bằng \( tₑ \):

\[
Q_1 = M \cdot L + M \cdot c_n \cdot (tₑ - t₀)
\]

Trong đó:
- \( L \) là nhiệt ẩn để nước đá tan chảy.
- \( c_n \) là nhiệt dung riêng của nước.

- Nhiệt lượng do nước nóng tỏa ra khi giảm từ nhiệt độ \( t_h \) xuống nhiệt độ cân bằng \( tₑ \):

\[
Q_2 = M \cdot c_n \cdot (t_h - tₑ)
\]

2) **Theo nguyên lý bảo toàn năng lượng, ta có**:

\[
Q_1 = Q_2
\]

Thay thế các công thức vào:

\[
M \cdot L + M \cdot c_n \cdot (tₑ - 0) = M \cdot c_n \cdot (t_h - tₑ)
\]

Rút gọn \( M \) (không bằng 0):

\[
L + c_n \cdot tₑ = c_n \cdot (t_h - tₑ)
\]

Sắp xếp lại phương trình:

\[
L = c_n \cdot t_h - 2c_n \cdot tₑ
\]

Rồi giải ra nhiệt độ cân bằng \( tₑ \):

\[
tₑ = \frac{c_n \cdot t_h - L}{2c_n}
\]

3) **Tính nhiệt độ ban đầu \( t_n \) của nước đã được rót vào bình**:

Nhiệt độ ban đầu của nước được tính từ phần nước nóng làm giảm nhiệt độ khi hòa cùng nước đá đã tan:

Chúng ta có thể sử dụng công thức trên để tính được giá trị cụ thể cho \( t_n \), nhưng cần biết các giá trị cụ thể để thay vào.

Bây giờ, cho các giá trị:
- \( c_n = 4200 \, J/(kg \cdot K) \)
- \( L = 330 \times 10^3 \, J/kg \)
- \( H = 20 \, cm = 0.2 \, m \)
- Dùng thể tích và khối lượng để tính \( t_n \).

4) **Tính toán các giá trị cụ thể**:

Cần tính toán thể tích và khối lượng của nước theo chiều cao đã cho và đối chiếu các giá trị.

Sau đó, áp dụng các bước trên để tính ra giá trị cụ thể.

Cuối cùng, hãy cung cấp các số liệu cụ thể như khối lượng, nhiệt độ nước, v.v. để tính ra các kết quả.
0
0
nhjki
09/08 23:22:20
+5đ tặng
Do nước đá không tan hết nên khi cân bằng nhiệt thì hệ có nhiệt độ 0 độ C

Phương trình cân bằng nhiệt diễn tả quá trình cục nước đá tan một phần ba là:
M/3λ = m(c + c1).(10 - 0)
= m(c + c1).10 (1)

- Mặc dù nước đá mới tan có 1/3 như­ng thấy ngay là dù nước đá có tan hết thì mực nước trong cốc vẫn như vậy. Do đó lượng nước nóng đổ thêm vào để mực n­ước trong trạng thái cuối cùng tăng lên gấp đôi là: m + M.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt:

2M/3λ + Mc(10 - 0) + m(c + c1)(10 - 0) = (M + m)c(40 -10)
=> 2M/3λ + 10Mc + 10m(c + c1)= 30(M + m)c
=> ((2/3)λ - 20c)M = m(2c - c1)10 (2)

Từ (1) và (2) ta có: λ/(2λ - 60c) = (c + c1)/(2c - c1)
=> 60c^2 = (3λ- 60c)c1

=> c1 = (20c^2)/(λ - 60c) = 1400J/kg.độ

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm
Bài tập liên quan
Bài tập Vật lý Lớp 9 mới nhất

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường

Học ngoại ngữ với Flashcard

×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Gia sư Lazi Gia sư