Người ta dẫn 0,2kg hơi nước ở nhiệt độ 100oC vào một bình chứa 1,5kg nước đang ở nhiệt độ 15oC. Tính nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp và tổng khối lượng khi xảy ra cân bằng nhiệt.

Đáp án đúng là D

Phương pháp giải

Vận dụng công thức tính nhiệt lượng: Q = mcΔt

Vận dụng công thức tính nhiệt hóa hơi: Q = mL

Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt : Q_toa = Q_thu

Lời giải

Nhiệt lượng tỏa ra khi \(0,2\;{\rm{kg}}\) hơi nước ở \({100^^\circ }{\rm{C}}\) ngưng tụ thành nước ở \({100^^\circ }{\rm{C}}\):

\({Q_1} = {m_1}.L = 0,2.2,{3.10^6} = 460000(J)\)

Nhiệt lượng tỏa ra khi \(0,2\;{\rm{kg}}\) nước ở \({100^^\circ }{\rm{C}}\) thành nước ở \({t^o}{\rm{C}}\):

\({Q_2} = {m_1}.C.\left( {{t_1} - t} \right) = 0,2.4200.(100 - t)\)

Nhiệt lượng thu vào khi \(1,5\;{\rm{kg}}\) nước ở \({15^^\circ }{\rm{C}}\) thành nước ở \({t^^\circ }{\rm{C}}\):

\({Q_3} = {m_2}.C.\left( {t - {t_2}} \right) = 1,5.4200.(t - 15)\)

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_1} + {Q_2} = {Q_3}\)

\(\begin{array}{l} \Leftrightarrow 460000 + 0,2.4200.(100 - t) = 1,5.4200.(t - 15)\\ \Leftrightarrow 6780t = 638500\\ \Leftrightarrow t \approx {94^o}{\rm{C}}\end{array}\)

Tổng khối lượng khi xảy ra cân bằng nhiệt. \(m = {m_1} + {m_2} = 0,2 + 1,5 = 1,7(\;{\rm{kg}})\)