Gọi m là khối lượng của nhiệt lượng kế
Gọi c là nhiệt dung riêng của nhiệt lượng kế
Gọi t là nhiệt độ đầu của nhiệt lượng kế
Gọi m' là khối lượng nước trên 1 thìa
Gọi c' là nhiệt dung riêng của nướca
Gọi t' là nhiệt độ của nước nóng
Gọi t1 là nhiệt độ cân bằng đầu tiên .
Gọi t2 là nhiệt độ cân bằng thứ 2 .
Gọi T là nhiệt độ cân bằng thứ 3 .
♥ Đổ 1 thìa đầu tiên
Ta có : t1 - t = 5°C => t1 = 5 + t
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế thu vào :
Q1 = mc(t1 - t) = 5mc
Nhiệt lượng 1 thìa nước nóng tỏa ra :
Q1' = m'c'( t' - t1) = m'c'( t' - 5 - t)
Cân bằng nhiệt:
Q1 = Q1'
=> 5mc = m'c'( t' - t + 5) (1)
♥ Đổ 1 thìa thứ hai
Ta có : t2 - t1 = 3°C => t2 = 3 + t1 = 8 + t
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế thu vào :
Q2 = mc(t2 - t1) = 3mc
Nhiệt lượng do nước ở thìa 1 thu vào :
Q2nước = m'c'(t2 - t1) = 3m'c'
Nhiệt lượng 1 thìa nước nóng thứ 2 tỏa ra :
Q2' = m'c'( t' - t2) = m'c'( t' - t - 8 )
Cân bằng nhiệt:
Q2 + Q2nước = Q2'
=> 3mc + 3m'c' = m'c'( t' - t - 8) (2)
=> 3mc + 3m'c' = m'c'( t' - t - 5 - 3)
=> 3mc + 3m'c' = m'c'( t' - t - 5) - 3m'c'
Do ở (1)
=> 3mc + 3m'c' = 5mc - 3m'c'
=> mc = 2m'c' (3)
Thay (3) vào (2)
=> ( t' - t - 8) = 12 (4)
♥ Đổ thêm 48 thìa nước nóng
Ta có : T - t2 = ∆t => T = ∆t + t2 = ∆t + 8 + t
Nhiệt lượng do nhiệt lượng kế thu vào :
Q3 = mc(T - t2) = mc∆t
Nhiệt lượng do nước ở 2 thìa trước thu vào :
Q3nước = 2m'c'(T - t2) = 2m'c'∆t
Nhiệt lượng 48 thìa nước nóng thứ 3 tỏa ra :
Q3' = 48m'c'( t' - T) = 48m'c'( t' - ∆t - t - 8 )
Cân bằng nhiệt:
Q3 + Q3nước = Q3'
=> mc∆t + 2m'c'∆t = 48m'c'( t' - t - 8 - ∆t )
=> mc∆t + 2m'c'∆t = 48m'c'( t' - t - 8) - 48m'c'∆t (5)
Thay (2) và (4) vào (5)
=> 3m'c'∆t + 2m'c'∆t = 48m'c' × 12 - 48m'c'∆t
=> 53∆t = 48 × 12
Độ tăng nhiệt độ của nhiệt kế sau 48 thìa nước nóng là:
∆t = 48 × 12 / 53 = 10,9 °C