Để giải bài toán này, ta cần sử dụng công thức tính thời gian, vận tốc và quãng đường.

Gọi \( v \) là tốc độ của ca nô khi nước yên lặng (km/h). Khi ca nô đi xuôi dòng, vận tốc sẽ là \( v + 3 \) (km/h) và khi đi ngược dòng, vận tốc sẽ là \( v - 3 \) (km/h).

**Quy đổi thời gian chênh lệch:**
Thời gian đi xuôi dòng là:
\[
t_{xuôi} = \frac{24}{v + 3}
\]
Thời gian đi ngược dòng là:
\[
t_{ngược} = \frac{24}{v - 3}
\]
Theo đề bài, thời gian chênh lệch là 40 phút, đổi sang giờ là \(\frac{40}{60} = \frac{2}{3}\) giờ. Do đó, ta có phương trình:
\[
t_{ngược} - t_{xuôi} = \frac{2}{3}
\]

Thay thế vào phương trình, ta có:
\[
\frac{24}{v - 3} - \frac{24}{v + 3} = \frac{2}{3}
\]

**Giải phương trình:**

Rút gọn phương trình:
\[
\frac{24(v + 3) - 24(v - 3)}{(v - 3)(v + 3)} = \frac{2}{3}
\]
\[
\frac{24(v + 3 - v + 3)}{(v - 3)(v + 3)} = \frac{2}{3}
\]
\[
\frac{24 \cdot 6}{(v - 3)(v + 3)} = \frac{2}{3}
\]
\[
\frac{144}{(v - 3)(v + 3)} = \frac{2}{3}
\]

Nhân chéo:
\[
144 \cdot 3 = 2(v^2 - 9)
\]
\[
432 = 2v^2 - 18
\]
\[
2v^2 = 450
\]
\[
v^2 = 225
\]
\[
v = 15 \text{ km/h}
\]

Vậy tốc độ của ca nô khi nước yên lặng là \( 15 \) km/h.