Giải bài 7 trang 173 – Bài 32 - SGK môn Vật lý lớp 10
Một bình nhôm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước ở nhiệt độ \(20^{o}C\). Người ta thả vào bình một miếng sắt khối lượng 0,2 kg đã được nung nóng tới \(75^{o}C\). Xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt.
Bỏ qua sự truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài. Nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/(kg.K); của nước là \(4,18.10^{3}\)J(kg.K); của sắt là \(0,46.10^{3}\)J(kg.K).
Gọi t là nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt
Nhiệt lượng mà nước thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:
\({{Q}_{1}}={{m}_{1}}{{c}_{1}}\Delta {{t}_{1}}\)
Nhiệt lượng mà bình nhôm thu vào cho đến khi cân bằng nhiệt:
\({{Q}_{2}}={{m}_{2}}{{c}_{2}}\Delta {{t}_{2}}\)
Nhiệt lượng miếng sắt tỏa ra cho đến khi cân bằng nhiệt:
\({{Q}_{3}}={{m}_{3}}{{c}_{1}}\Delta {{t}_{3}}\)
Tổng nhiệt lượng thu vào bằng nhiệt lượng tỏa ra: Q1 + Q2 = Q3
\(({{m}_{1}}{{c}_{1}}+{{m}_{2}}{{c}_{2}})\Delta {{t}_{1}}={{m}_{3}}{{c}_{3}}\Delta {{t}_{3}}\)
Thay số ta được:
\( (0,118.4,{{18.10}^{3}}+0,5.0,{{92.10}^{3}})(t-20)=0,2.0,{{46.10}^{3}}(75-t) \\ \Rightarrow 953,24(t-20)=92(75-t) \\ \Rightarrow t\approx {{25}^{o}}C \\ \)
Vậy nhiệt độ cân bằng trong bình là t ≈ \(25^{o}C\)
Ghi nhớ :
- Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật: \(U=f(T,V).\)
- Có thể làm thay đổi nội năng bằng các quá trình thực hiện công, truyền nhiệt.
- Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt là nhiệt lượng.
- Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiệt độ được tính bằng công thức: \( Q=mc\Delta t . \)