CĐ sự bay hơi, đông đặc-Chu Văn Chương

CHUYÊN ĐỀ : SỰ BAY HƠI, ĐÔNG ĐẶC CỦA CHẤT LỎNG Người biên soạn: Chu Văn Chương – Huyện Tân Lạc I – KIẾN THỨC LIÊN QUAN: 1/ Công thức nhiệt lượng: - Nhiệt lượng vật thu vào để nóng lên: Q = mc∆t (với ∆t = t - t1 Nhiệt độ cuối trừ nhiệt độ đầu) - Nhiệt lượng vật tỏa để lạnh đi: Q = mc∆t (với ∆t = t - t2 Nhiệt độ đầu trừ nhiệt độ cuối) - Nhiệt lượng tỏa thu chất chuyển thể: + Sự nóng chảy - Đơng đặc: Q = mλ (λ nhiệt nóng chảy) + Sự hóa - Ngưng tụ: Q = mL (L nhiệt hóa hơi) - Nhiệt lượng tỏa nhiên liệu bị đốt cháy: Q = mq (q suất tỏa nhiệt nhiên liệu) - Nhiệt lượng tỏa dây dẫn có dịng điện chạy qua: Q = I2Rt 2/ Một số biểu thức liên quan: - Khối lượng riêng: D = m V - Trọng lượng riêng: d = P V - Biểu thức liên hệ khối lượng trọng lượng: P = 10m - Biểu thức liên hệ khối lượng riêng trọng lượng riêng: d = 10D 3/ BÀI TOÁN: Xác định nhiệt lượng cần thiết để vật(chất) chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng sang từ lỏng sang -Phương pháp giải: -Xác lập sơ đồ hấp thụ nhiệt: Chất (A) t1 -Q1 ->(A) tnc - Q2 ->(A)nc—Q3 >Asơi—Q4 >(A)hơi - Bài tốn xem có q trình hấp thụ nhiệt: + Chuyển từ nhiệt độ t1 sang nhiệt độ nóng chảy: Q1 = mC1( tnc– t1) + Chuyển từ nhiệt độ nóng chảy sang nóng chảy hồn tồn: Q2 = m1 λ + Chuyển từ nhiệt độ nóng chảy hồn tồn đến nhiệt độ sôi: Q3 = mC2( tsôi– tnc) + Chuyển từ nhiệt độ sơi sang bốc hồn tồn; Q4 = m.L Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho trình tổng nhiệt lượng Q= Q1+ Q2 +Q3 + Q4 4/ Lưu ý: Nhiệt dung riêng số chất Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sôi số thường dùng số chất thông chất thông thường thường -Nước: 4200J/kg.độ -Thép: 13000C -ête: 350C -Rượu: 4200J/kg.độ -Đồng: 10830C -Rượu: 800C -Nước đá: 2500J/kg.độ -Vàng: 10640C -Nước: 1000C -Nhôm: 880J/kg.độ -Bạc: 9600C -Thuỷ ngân: 3570C -Sắt,thép,gang: 460J/kg.độ -Nhôm: 6580C -Đồng: 25880C -Đồng:380J/kg.độ: -Chì: 3270C -Sắt: 30500C -Chì: 130J/kg.độ -Kẽm: 2320C -Đất: 800J/kg.độ -Băng phiến: 800C -Nước đá: 13000C -Thuỷ ngân: -390C -Rượu: -1170C PHẦN BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1:(VD1) Người ta dẫn 0,2 Kg nước nhiệt độ 100 0C vào bình chứa 1,5 Kg nước nhiệt độ 15 0C Tính nhiệt độ cuối hỗn hợp tổng khối lượng xảy cân nhiệt Biết nhiệt hóa nước L =2,3.10 6J/kg, cn = 4200 J/kg.K Hướng dẫn giải: Nhiệt lượng tỏa 0,2 Kg nước 1000C ngưng tụ thành nước 1000C Q1 = m1 L = 0,2 2,3.106 = 460000 (J) Nhiệt lượng tỏa 0,2Kg nước 1000C thành nước t0C Q2 = m1.C (t1 - t) = 0,2 4200 (100 - t) Nhiệt lượng thu vào 1,5Kg nước 150C thành nước t0C Q3 = m2.C (t - t2) = 1,5 4200 (t - 15) Áp dụng phương trình cân nhiệt: Q1 + Q2 = Q3 ⇔ 460000 + 0,2 4200 (100 - t) = 1,5 4200 (t - 15) ⇔ 6780t = 638500 ⇔ t ≈ 940C Tổng khối lượng xảy cân nhiệt m = m1 + m2 = 0,2 + 1,5 = 1,7(Kg) Bài 2: (VD1) Khi thực hành phịng thí nghiệm, học sinh cho luồng nước 1000C ngưng tụ nhiệt lượng kế chứa 0,35kg nước 10 0C Kết nhiệt độ nước tăng lên 42 0C khối lượng nước nhhiệt kế tăng thêm 0,020kg Hãy tính nhiệt hóa nước thí nghiệm này? Biết nhiệt dung riêng nhiệt hoa nước cn = 4200 J/kg.K, L =2,3.106J/kg Giải: Nhiệt lượng mà 0,35kg nước thu vào: Q Thu vào = m.C.(t2 - t1) ≈ 46900(J) Nhiệt lượng mà 0,020Kg nước 1000C ngưng tụ thành nước Q1 = m.L = 0,020L Nhiệt lượng mà 0,020Kg nước 1000C tỏa hạ xuống 420C Q = m'.C.(t3 - t2) ≈ 4860(J) Theo phương trình cân nhiệt: Q Thu vào = Q1 + Q hay: 46900 = 0,020L + 4860 ⇔ L = 21.105 (J/Kg) Bài 3:(VD1) Một cục nước đá có khối lượng m = 1kg nhiệt độ -5 0C Tính nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ cục nước đá lên đến 0C tan chảy Biết nhiệt dung riêng nước đá c = 1800J/kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 330.103 J/kg Giải: Nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng từ t1 = - 50C Q1 = m1cđ(0 – t1)= 1.1800.5 = 9000 J Nhiệt lượng nước đá 00C nhận vào để nóng chảy thành nước Q2 = λ m1 = 3,3.105.1 = 3,3.105J Vậy nhiệt lượng cần cung cấp để đưa nhiệt độ cục nước đá lên đến 0C tan chảy là: Q = Q1 + Q2 =339000 J Bài 4:(VD1) Bỏ cục nước đá khối lượng m1 = 10kg, nhiệt độ t1 = - 100C, vào bình khơng đậy nắp Xác định lượng nước m bình truyền cho cục đá nhiệt lượng Q = 2.107J Cho nhiệt dung riêng nước C n = 4200J/kgK ,của nước đá Cđ =2100J/kgK, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 330.103 J/kg Nhiệt hoá nước L = 2,3.106J/kg Giải: Nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng từ t1 = - 100C Q1 = m1cđ(0 – t1)= 10.2100.10 = 2,1.105 J Nhiệt lượng nước đá 00C nhận vào để nóng chảy thành nước Q2 = λ m1 = 3,3.105.10 = 33.105J Nhiệt lượng nước đá 00Cnhận vào để tăng nhiệt độ đến 1000C Q3 = m1cn(100 – 0) = 10.4200.100 = 42.105 J Ta thấy Q1 + Q2 + Q3 = 77,1.105J nhỏ nhiệt lượng cung cấp Q = 200.105J nên phần nước hoá thành Gọi m2 lượng nước hố thành ,ta có : m2 = Q − ( Q1 + Q2 + Q3 ) = 5,34kg L Vậy lượng nước cịn lại bình m = m1 – m2 = 4,66kg Bài 5: (VD2) Một thỏi nước đá có khối lượng m = 200g -100C a) Tính nhiệt lượng cần cung cấp để thỏi nước đá biến thành hoàn toàn 1000C Cho biết nhiệt dung riêng nước đá 1800J/KgK, nước 4200J/KgK nhiệt tỏa nước 1000C L=2,3.106J/Kg, nhiệt nóng chảy nước đá 00C λ=3,4.105J/Kg b) Nếu bỏ thỏi nước đá vào xô nước 200C, sau cân nhiệt người ta thấy nước đá cịn sót lại 50Kg Tính lượng nước đá lúc đầu, biết sơ nhơm có khối lượng m2 = 100g nhiệt dung riêng nhôm C3 = 880J/Kg độ Giải: a) Gọi Q1 nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng từ t1 = -100C đến t2 = 00C là: Q1 = m1c1(t2-t1) = 0,2.1800(0 + 10) = 3600J = 3,6KJ - Gọi Q2 nhiệt lượng nước đá thu vào chảy hàon toàn 00C là: Q2 = λ m1 = 3,4 105 0,2 = 68000 J = 68KJ - Gọi Q3 nhiệt lượng nước tăng nhiệt độ từ t2 = 00C đến t3 = 1000C Q3 = m1c2(t2-t2) = 0,2.4200(100-0) = 84000J = 84KJ - Gọi Q4 nhiệt lượng nước hóa hồn tồn 1000C là: Q4 = L m1 = 2,3 106 0,2 = 460000 J = 460KJ Gọi Q nhiệt lượng cần cung cấp tổng cộng để nước đá –100C biến thành hoàn toàn 1000C là: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 3,6 + 68 + 84 + 460 = 615,6KJ b) Gọi mx lượng nước đá tan thành nước, ta có: mx = 200 – 50 = 150 (g) nước đá tan không hết nghĩa nhiệt độ cuối hệ thống 00C - Gọi Q’ nhiệt lượng khối nước đá nhận để tăng nhiệt độ đến 00C Q’ = m1c1 (t2 – t1) = Q1 = 3600J - Gọi Q’’ nhiệt lượng mà khối nước đá nhận để tan hoàn toàn : Q’’ = mx λ = 0,15 34 105 = 5100J - Toàn nhiệt lượng nước (có khối lượng M) sơ nhơm tỏa để giảm từ 200C xuống 00C là: Q = (MC2 + m2c3 ) (20 – 0) = (M 4200 + 0,1 880) 20 Theo pt cân nhiệt ta có : Q = Q’ + Q’’ Hay (M 4200 + 0,1 880) 20 = 54600 2730 = 2730 => M = = 0,629 Kg = 629 (g) 20 4200 Bài 6:(VD2) Thả 1,6kg nước đá -100C vào nhiệt lượng kế đựng 2kg nước 600C Bình nhiệt lượng kế nhơm có khối lượng 200g nhiệt dung riêng 880J/kg.độ a) Nước đá có tan hết khơng? b) Tính nhiệt độ cuối nhiệt lượng kế? Biết Cnước đá = 2100J/kg.độ , Cnước = 4190J/kg.độ , λnước đá = 3,4.105J/kg, Giải: Tính giả định nhiệt lượng toả 2kg nước từ 600C xuống 00C So sánh với nhiệt lượng thu vào nước đá để tăng nhiệt từ -100C nóng chảy 00C Từ kết luận nước đá có nóng chảy hết khơng Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1,6kg nước đá thu vào để tăng nhiệt độ từ -100C lên 00C: Q1 = C1m1∆t1 = C1m1 (0 – (-10)) = 2100 x 1,6 x 10 = 33600 (J) Nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy hồn hồn 00C Q2 = λm1 = 3,4.105 x 1,6 = 5,44.105 = 544000 (J) Nhiệt lượng 2kg nước toả để hạ nhiệt độ từ 500C đến 00C Q3 = c2m2(60 – 0) = 4190 x x 60 = 502800 (J) Nhiệt lượng nhiệt lượng kế nhôm toả để hạ nhiệt độ từ 800C xuống tới 00C Q4 = c3m3(60 – 0) = 880 x 0,2 x 60 = 10560 (J) Q3 + Q4 = 502800 + 10560 = 513360 (J) Q1+ Q2 = 33600 + 544000 = 577600 (J) Hãy so sánh Q1 + Q2 Q3 + Q4 ta thấy: Q1 + Q2 > Q3 + Q4 Vì Q thu > Q toả chứng tỏ nước đá chưa tan hết b) Nhiệt độ cuối hỗn hợp nước nước đá nhiệt độ cuối nhiệt lượng kế 00C Bài 7:(VD2) (5 điểm) Dẫn m1= 0,4 kg nước nhiệt độ t 1= 1000C từ lò vào bình chứa m2= 0,8 kg nước đá t0= 00C Hỏi có cân nhiệt, khối lượng nhiệt độ nước bình bao nhiêu? Cho biết nhiệt dung riêng nước C = 4200 J/kg.độ; nhiệt hoá nước L = 2,3.106 J/kg nhiệt nóng chảy nước đá λ = 3,4.105 J/kg; (Bỏ qua hấp thụ nhiệt bình chứa) Giải: Giả sử 0,4kg nước ngưng tụ hết thành nước 1000C toả nhiệt lượng: Q1 = mL = 0,4 × 2,3× 106 = 920.000 J Nhiệt lượng 0,8 kg nước đá nóng chảy hết: Q2 = λm2 = 3,4 × 105 × 0,8 = 272.000 J Do Q1 > Q2 chứng tỏ nước đá nóng chảy hết tiếp tục nóng lên, giả sử nóng lên đến 1000C Nhiệt lượng phải thu là: Q3 = m2C(t1 - t0) = 0,8 × 4200 (100 - 0) = 336.000 J => Q2 + Q3 = 272.000 + 336.000 = 608.000 J Do Q1 > Q2 + Q3 chứng tỏ nước dẫn vào không ngưng tụ hết nước nóng đến 1000C => Khối lượng nước ngưng tụ: m' = (Q2 + Q3)/ L = 608.000 : 2,3× 106 = 0,26 kg Vậy khối lượng nước bình : 0,8 + 0,26 = 1,06 kg nhiệt độ bình 1000C Bài 8:(VD2) Người ta dẫn 0,1kg nước nhiệt độ 100 0C vào nhiệt lượng kế chứa 2kg nước nhiệt độ 250C Biết nhiệt dung riêng nhiệt hoá nước C = 4200J/kg.K, L = 2,3.106J/kg Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường bên ngồi 1/ Tính nhiệt độ sau hỗn hợp khối lượng nước bình 2/ Nếu tiếp tục dẫn vào nhiệt lượng kế 0,4 kg nước Tính nhiệt độ sau hỗn hợp khối lượng nước bình lúc Giải: Nếu 0,1kg nước ngưng tụ hoàn toàn 1000C toả nhiệt lượng là: Q1 = m1L = 0,1 × 2,3.106 = 230000(J) Nếu 2kg nước tăng nhiệt độ đến 1000C thu nhiệt lượng là: Q2 = m2C(t2 – t1) = × 4200.( 100 - 25) = 630000(J) Vì Q2 > Q1 nên nước ngưng tụ hoàn toàn nhiệt độ cân t < 1000C Áp dụng phương trình cân nhiệt: 230000 + m1C(100 - t) = m2C(t - 25) 230000 + 0,1 × 4200(100 - t) = × 4200(t - 25) t ; 54,65(0C) Khối lượng nước bình là: m = m1+ m2 = + 0,1 = 2,1(kg) 2/ Nếu 0,4kg nước ngưng tụ hồn tồn 1000C toả nhiệt lượng là: Q3 = m3L = 0,4 × 2,3.106 = 920000J Nếu 2,1kg nước tăng nhiệt độ đến 1000C thu nhiệt lượng là: Q4 = mC(100 – t) = 2,1 × 4200.( 100 - 54,65) = 399987(J) V ì Q3 > Q4 nên có phần nước ngưng tụ nhiệt độ cân t’ = 1000C Khối lượng nước ngưng tụ là: Q 399987 m4 = = ; 0,17(kg ) L 2,3.106 Khối lượng nước bình là: m’ = 2,1 + 0,17 = 2,27(kg) Bài 9:(VD2) Thả cục sắt có khối lượng 100g nóng 500 0C kg nước 200C Một lượng nước quanh cục sắt sơi hố Khi có cân nhiệt hệ thống có nhiệt độ 240C Hỏi khối lượng nước hoá Biết nhiệt dung riêng sắt C sắt = 460 J/kg K, nước C nước = 4200J/kgK Nhiệt hoá L = 2,3.106 J/kg Giải: Nhiệt lượng sắt toả hạ nhiệt độ từ 5000C xuống 240C Q1 = c1m (500 - 24) = 21896 (J) (0,5 đ) Gọi nhiệt lượng nước hố mx Nhiệt lượng để hấp thụ để tăng nhiệt độ từ 200C lên 1000C : Q2 = mx.4.200.80 = 336.000 mx (0,5đ) Nhiệt lượng mx (kg) nước hấp thụ để hoá : Q3 = Lmx = 2,3.106 mx (1 điểm) Lượng nước lại :(1 - mx) kg hấp thụ Q để nóng từ 20 - 240 C Q4 = (1 - mx) 4200 = (1 - mx) 16800 = (1 - mx) 16,8 103 (J) (0,5đ) Theo nguyên lý cân nhiệt : Q1 = Q2 + Q3 + Q4 (0,5 đ) Hay 21896 = mx (336.103 + 2300 103 - 16,8.103) + 16,8.103 21896 - 16800 = mx 2619200 ⇒ mx = 5096 ≈ 2.10 −3 (kg) 2619200 Vậy lượng nước để hoá kg (1đ) Bài 10:(VD2) Một khối thép kg đợc nung nóng nhiệt độ 9900c Sau thả vào hai lít nước nhiệt độ 990c Mô tả tượng xảy Giải: Nhiệt lượng thép toả Q1 = C m ∆t = C (9900- t) t nhiệt độ cân nhiệt (0,5 điểm) Nhiệt lượng nước thu vào Q2 = C1 m1 ∆t = C1(t-990 ) (0,5 điểm) Khi có cân nhiệt: Q1 = Q2 =C (9900- t) = 2C1 (t- 990) (*) (0,5 điểm) Giải * ta đợc t = 1480C ( 0,5 điểm) - Kết luận t=1480 C điều vơ lí nước sôi nhiệt độ 1000 C (0,5 điểm) Nên sau thả khối thép vào nước tăng nđộ lên 1000C sau nhiệt lượng thép làm nước bay Bài 11:(VD2) Một cốc hình trụ khối lượng m chứa lượng nước có khối lương m nhiệt độ t = 100C Người ta thả vào cốc cục nước đá khối lượng M nhiệt độ oC cục nước đá tan 1/3 khối lượng ln tan Rót thêm lương nước có nhiệt độ t2 = 400C vào cốc Khi cân nhiệt nhiệt độ cốc nước lại 10 0C cịn mực nước cốc có chiều cao gấp đôi mực nước sau thả cục nước đá Hãy xác định nhiệt dung riêng chất làm cốc Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh, giãn nở nhiệt nước cốc Biết nhiệt dung riêng nước C = 4200J/Kg.K, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 336.103J/kg Giải: + Phương trình cân nhiệt thứ diễn tả trình cục nước đá tan phần ba là: M × λ = m(c + c1) 10 (1) + Dù nước đá tan có phần ba thấy dù nước đá có tan hết mực nước cốc Lượng nước nóng thêm vào để nước trạng thái cuối tăng lên gấp đôi là: (m + M) Ta có phương trình thứ là: 2Mλ/3 + 10M.c + 10m(c + c1) = 30(m + M).c Hay: (2λ/3 - 20c) M = m(2c – c1).10 (2) Giải hệ phương trình (1) (2) ta có: c1 = = 1400 J/Kg.K Bài 12:(VD2) Trong bình đồng có đựng lượng nước đá có nhiệt độ ban đầu t1 = −5 C Hệ cung cấp nhiệt lượng bếp điện Xem nhiệt lượng mà bình chứa lượng chất bình nhận tỷ lệ với thời gian đốt nóng (hệ số tỷ lệ không đổi) Người ta thấy 60 s nhiệt độ hệ tăng từ t1 = −5 C đến t = 0 C , sau nhiệt độ khơng đổi 1280s tiếp theo, cuối nhiệt độ tăng từ t = 0 C đến t = 10 C 200s Biết nhiệt dung riêng nước đá c1 = 2100 J/(kg.độ), nước c = 4200 J/(kg.độ) Tìm nhiệt nóng chảy nước đá Giải: Gọi mx khối lượng bình, cx nhiệt dung riêng đồng + Trong T1 = 60s đầu tiên, bình nước đá tăng nhiệt độ từ t1 = −50 C đến t = 0 C , k ⋅ T1 = ( m1 ⋅ c1 + m x ⋅ c x )( t − t1 ) (1) T = 1280 s + Trong tiếp theo, nước đá tan ra, nhiệt độ hệ không đổi: k ⋅ T2 = m1 ⋅ λ (2) T = 200 s +Trong cuối cùng, bình nước tăng nhiệt độ từ t = 0 C đến t = 10 C : k ⋅ T3 = ( m1 ⋅ c2 + m x ⋅ c x )( t − t ) (3) Từ (1) (3): Lấy (5) trừ (4): Chia vế Vậy: Thay số: kT1 (4) t − t1 k ⋅ T3 m1c2 + m x c x = (5) t3 − t k ⋅ T3 k ⋅ T1 m1 ( c2 − c1 ) = − (6) t − t t − t1 k ⋅ T2 T2 λ = = k ⋅ T T k ⋅ T T1 c − c1 3 phương trình (2) (6): − − t − t t − t t − t t − t1 T2 ( c2 − c1 ) λ= T3 T − t − t t − t1 m1c1 + m x c x = λ= 1280( 4200 − 2100 ) = 336000 = 3,36 ⋅10 J / kg 200 60 − 10 − 0 − ( − 5) Bài 13:(VD1) Một khối nước đá có khối lượng m1 = 2kg nhiệt độ t1 = - 50C a) Tìm nhiệt lượng cần cung cấp cho khối nước đá để biến hồn tồn thành 1000C b) Bỏ khối nước đá vào xô nhôm chứa nước t = 500C Sau có cân nhiệt người ta thấy cịn sót lại 100g nước đá chưa tan hết, tính lượng nước ban đầu có xơ Cho biết xơ nhơm có khối lượng m2 = 0,5kg; nhiệt dung riêng nước đá, nước nhôm tương ứng là: 2100J/kg.K, 4200J/kg.K, 880J/kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá 3,4.105J/kg, nhiệt hoá nước 2,3.106J/kg Giải: a) Nhiệt lượng cần cung cấp để khối đá biến hoàn toàn thành hơi: Q = m1.cđ(0 – t1) + m1.λ + m1.cn.(100 – 0) + m1.L = 6141kJ b) Gọi M khối lượng nước ban đầu xô; m lượng nước đá tan thành nước Ta có: m = – 0,1 = 1,9kg Do nước đá không tan hết nên nhiệt độ cuối có cân nhiệt t = 00C Phương trình cân nhiệt: (M.cn + m2.cnh)(t2 – t) = m1cđ(t – t1) + m λ ⇒ M= m1đc ( t – 1t ) + m.λ − m2 cnh (t2 − t) c n (t − t) = 3, 07kg Bài 14:(VD2) Một miếng thép có khối lượng m = kg nung nóng đến 6000C đặt cốc cách nhiệt Rót M = 200g nước nhiệt độ 200C lên miếng thép Tính nhiệt độ sau nước sau rót vào cốc trường hợp: a) Nước rót nhanh vào cốc b) Nước rót chậm lên miếng thép Cho nhiệt dung riêng nước c n = 4200 J/kg.K, thép ct = 460 J/kg.K, nhiệt hoá nước L = 2,3.10 J/kg Coi cân nhiệt xảy tức thời có trao đổi nhiệt miếng thép với nước Giải: a * Khi rót nước nhanh vào cốc 200g nước tăng nhiệt độ tức thời + Nhiệt lượng thép toả để hạ nhiệt độ từ 600 xuống 1000C: Q1 = m.ct.Δt1 = 1.460.(600 – 100) = 230 000 ( J ) + Nhiệt lượng cung cấp cho M = 200 g nước tăng tức thời từ 20 lên 1000C: Q2 = M.cn.Δt2 = 0,2.4200(100 – 20) = 67 200 (J) Q2 < Q1 nên tồn nước chuyển lên 1000C, xảy hố + Nhiệt lượng làm cho nước hoá hơi: Q3 = Q1 – Q2 = 162 800 ( J ) + Khối lượng nước hoá : M’ = Q3 = 0,0708 = 70,8 g L M’ < M nên nước khơng thể hóa hết, => Nhiệt độ sau nước 1000C b * Khi rót nước chậm vào cốc lượng nước rót chậm tiếp xúc với thép, tăng nhanh nhiệt độ, hố ngay, q trình hố dừng lại thép hạ nhiệt độ xuống đến 1000C + Gọi m’ khối lượng nước hoá suốt q trình rót, ta có: + Nhiệt lượng cung cấp để lượng nước m’ tăng từ 20 lên 1000C: Q4 = m’cn.Δt = m’.4200.(100 – 20) = 336 000.m’ ( J ) + Nhiệt luợng cần cho hóa hơi: Q5 = m’.L = m’.2 300 000.m’ ( J ) Khi cân nhiệt ta có: Q1 = Q4 + Q5  230 000 = 336 000.m’ + 300 000.m’ => m’ = 0.08725 kg = 87,25 g + Khối lượng nước khơng hố : m’’ = 200 - 87,25 = 112,75 g + Gọi x nhiệt độ sau nước miếng thép: mct(100 – x) = m’’cn(x – 20) => 1.460.(100 – x) = 0,11275.4200(x – 20) => x = 59,4  Nhiệt độ sau nước 59,4 C Bài 15:(VD2) (2 điểm) Một ống chia độ chứa nước nhiệt độ 30 0C Nhúng ống nước vào 1000g rượu nhiệt độ -10 0C Sau cân nhiệt ống tồn nước nước đá, thể tích nước ống tăng thêm 5cm Cho có trao đổi nhiệt nước rượu Biết nhiệt dung riêng nước rượu 4200J/kgK 2500J/kgK; khối lượng riêng nước nước đá 1000kg/m 10 800kg/m3; nhiệt nóng chảy nước đá 3,3.10 5J/kg Xác định thể tích nước chứa ống sau cân nhiệt Giải: Sau cân nhiệt, tồn nước nước đá nên nhiệt độ cân 00C Thể tích chất ống tăng tăng thể tích lượng nước hóa đá Gọi khối lượng lượng nước m Ta có: m m − = 5.10−6 m3 ⇒ m = 0, 02kg 800 1000 (1) Gọi khối lượng nước ống lúc đầu m0 Lượng nhiệt tỏa nước hạ nhiệt độ từ 300C xuống 00C nóng chảy là: Qtoa = 4200m0 (30 − 0) + 0, 02.3,3.105 Lượng nhiệt thu vào rượu thu để tăng nhiệt độ từ -100C lên 00C: Qthu = 2500.1[0 − (−10)] Giải phương trình cân nhiệt: Qtoa = Qthu ta suy m0 = 0,146kg Thể tích nước ống sau cân nhiệt là: V= m0 − m = 0, 000126m3 = 126cm3 Dn m/ = m1 – m2 =10 –5,34 = 4,66kg 11 ... 4200J/kgK ,của nước đá Cđ =2100J/kgK, nhiệt nóng chảy nước đá λ = 330.103 J/kg Nhiệt hoá nước L = 2,3.106J/kg Giải: Nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng từ t1 = - 100C Q1 = m 1cđ( 0 – t1)= 10.2100.10... nóng chảy nước đá λ = 330.103 J/kg Giải: Nhiệt lượng nước đá nhận vào để tăng từ t1 = - 50C Q1 = m 1cđ( 0 – t1)= 1.1800.5 = 9000 J Nhiệt lượng nước đá 00C nhận vào để nóng chảy thành nước Q2 = λ m1... 1000 C (0,5 điểm) Nên sau thả khối thép vào nước tăng nđộ lên 1000C sau nhiệt lượng thép làm nước bay Bài 11:(VD2) Một cốc hình trụ khối lượng m chứa lượng nước có khối lương m nhiệt độ t = 100C