Một bình cách nhiệt chứa 1,5 kg nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta thả vào bình một cục đồng có khối lượng 0,5 kg đang ở nhiệt độ 300°C. Biết rằng nhiệt dung riêng của nước là \({c_n} = 4200\,{\rm{J/kg}}{\rm{.K}}\), của đồng là \({c_{Cu}} = 380\,{\rm{J/kg}}{\rm{.K}}\). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường. Hỏi nhiệt độ cuối cùng của hệ thống (bình nước và cục đồng) là bao nhiêu?
Vận dụng kiến thức về nhiệt lượng
Nhiệt lượng do cục đồng tỏa ra khi giảm từ 300°C xuống nhiệt độ cân bằng t:
\({Q_{Cu}} = {m_{Cu}}.{c_{Cu}}.({T_{Cu}} - t) = 0,5.380.(300 - t) = 190.(300 - t)\,{\rm{J}}\)
Nhiệt lượng nước thu vào khi tăng từ 20°C lên nhiệt độ cân bằng t:
\({Q_n} = {m_n}.{c_n}.(t - {T_n}) = 1,5.4200.(t - 20) = 6300.(t - 20)\,{\rm{J}}\)
Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:
\(\begin{array}{l}{Q_{Cu}} = {Q_n} \Rightarrow 190.(300 - t) = 6300.(t - 20)\\ \Rightarrow t = \frac{{183000}}{{6490}} \approx 28,2\,({\rm{^\circ C}})\end{array}\)
Đáp án: 28,2