Một bình nhôm khối lượng 0,50 kg chứa 2,00 kg nước ở 80°C. Thả vào bình 0,50 kg nước đá ở 0°C. Sau khi hệ đạt cân bằng nhiệt, tiếp tục thả vào bình một thỏi đồng khối lượng 1,00 kg ở 300°C. B

Bước 1. Cân bằng giữa nước nóng và nước đá

Kiểm tra nước đá có tan hết hay không.

Nhiệt lượng nước và bình có thể tỏa ra khi hạ xuống \({0^ \circ }C\)là

\(Q = (2 \times 4200 + 0,5 \times 880) \times 80 = 707200\,{\rm{J}}\).

Nhiệt lượng cần làm tan hết nước đá là \({Q_{nc}} = 0,5 \times 3,4 \times {10^5} = 170000\,{\rm{J}}\).

Vì \(707200 > 170000\), nước đá tan hết.

Gọi nhiệt độ sau giai đoạn 1 là \({t_1}\).

Theo phương trình cân bằng nhiệt:

\((2 \times 4200 + 05 \times 880)\left( {80 - {t_1}} \right) = 170000 + 0,5 \times 4200{t_1}\).

Hay: \(8840\left( {80 - {t_1}} \right) = 170000 + 2100{t_1}\).

Suy ra: \(707200 - 8840{t_1} = 170000 + 2100{t_1}\).

Do đó: \(537200 = 10940{t_1}\).

Suy ra: \({t_1} \approx 49,{1^ \circ }C\).

Bước 2. Thả thỏi đồng vào hệ

Sau giai đoạn 1, tổng khối lượng nước là \(2,5\,{\rm{kg}}\).

Đồng tỏa nhiệt, nước và bình nhôm thu nhiệt.

Theo phương trình cân bằng nhiệt:

\(1 \times 380\left( {300 - t} \right) = 2,5 \times 4200(t - 491) + 0,5 \times 880(t - 491)\).

Hay: \(380\left( {300 - t} \right) = 10940(t - 491)\).

Suy ra: \(114000 - 380t = 10940t - 537154\).

Do đó: \(651154 = 11320t\).

Suy ra: \(t \approx 57,{5^ \circ }C\).

Đáp án: 57,5