Có 2 bình cách nhiệ, bình 1 chứa 4kg nước ở nhiệt độ 20 độ c.Bình 2 chứa 8kg nước ở 40 độ c.Người ta trút một lượng nước (m) từ bình 2 sang bình 1.Sau khi nhiệt độ ở bình đã ổn định , người ta lại trút một lượng nước (m) từ bình 1 vào bình 2.Nhiệt độ ở bình 2 sau khi ổn định là 38 độ c.Hãy tính lượng nước (m)đã trút trong mỗi lần và nhiệt độ ở bình 1 sau lần đổ thứ 1
*Khi trút trong lần 1:
-Nhiệt lượng nước ở bình 1 lúc đầu thu vào là:
\(Q_{thu_1}=m_1.c.\left(t-t_1\right)=4.4200.\left(t-20\right)=16800.\left(t-20\right)\left(J\right)\).
-Nhiệt lượng nước trút từ bình 2 sang bình 1 tỏa ra là:
\(Q_{tỏa_1}=m.c.\left(t_2-t\right)=4200m.\left(40-t\right)=\left(J\right)\)
-Bỏ qua sự mất mát nhiệt, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_{thu_1}=Q_{tỏa_1}\)
\(\Leftrightarrow16800\left(t-20\right)=4200m\left(40-t\right)\)
\(\Leftrightarrow16800t-336000=168000m-4200t\)
\(\Leftrightarrow21000t=504000m\)
\(\Leftrightarrow t=24m\left(^oC\right)\).
*Lần 2:
-Vì nhiệt độ cân bằng lần 2 là 38oC nên nước ở bình 2 lúc đó tỏa nhiệt, còn lượng nước trút lần 2 thu nhiệt.
-Lượng nước ở bình 2 sau lần đầu trút là:
\(m_2'=m_2-m=8-m\left(kg\right)\)
-Nhiệt lượng nước trút từ bình 1 sang bình 2 thu vào là:
\(Q_{thu_2}=m.c.\left(t'-t\right)=4200m.\left(38-24m\right)\left(J\right)\)
-Nhiệt lượng nước ở bình 2 sau lần đầu trút tỏa ra là:
\(Q_{tỏa_2}=m_2'.c.\left(t_2-t'\right)=\left(8-m\right).4200.\left(40-38\right)=8400\left(8-m\right)\left(J\right)\)
-Bỏ qua sự mất mát nhiệt, ta có phương trình cân bằng nhiệt:
\(Q_{thu_2}=Q_{tỏa_2}\)
\(\Leftrightarrow4200m.\left(38-24m\right)=8400\left(8-m\right)\)
\(\Leftrightarrow159600m-100800m^2=67200-8400m\)
\(\Leftrightarrow168000m-100800m^2-67200=0\)
\(\Leftrightarrow\left[{}\begin{matrix}m=1\left(nhận\right)\\m=\dfrac{2}{3}\left(loại\right)\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\)Lượng nước đã trút trong mỗi lần là: \(m=1\left(kg\right)\) và nhiệt độ ở bình 1 sau lần đổ thứ nhất là: \(t=24m=24.1=24^oC\)
-Sửa lại:
\(\Leftrightarrow\left[{}\begin{matrix}m=1\\m=\dfrac{2}{3}\end{matrix}\right.\)
-Nếu \(m=1:\)
\(\Rightarrow\)Lượng nước đã trút trong mỗi lần là \(1\left(l\right)\) và nhiệt độ ở bình 1 sau lần đổ thứ nhất là \(24^oC\) (chọn trường hợp này do \(24^oC>20^oC\))
-Nếu \(m=\dfrac{2}{3}:\)
\(\Rightarrow\)Lượng nước đã trút trong mỗi lần là \(\dfrac{2}{3}\left(l\right)\) và nhiệt độ ở bình 1 sau lần đổ thứ nhất là \(16^oC\) (loại trường hợp này do \(16^oC< 20^oC\))