Một thỏi sắt nóng có khối lượng 350 g và thể tích 45 c m 3 được thả vào chiếc cốc đang đựng nước đá ở 0 ° C trong nhiệt lượng kế. Khối lượng riêng của sắt ở 0 ° C là 7800 kg/ m 3 và hệ số nở khối của sắt là 3,3. 10 - 5 K - 1 . Nhiệt dung riêng của sắt là 550 J/kg.K. Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4. 10 5 J/k Bỏ qua sự mất mát nhiệt do nhiệt truyền ra bên ngoài. Xác định : Nhiệt độ của thỏi sắt nóng trước khi được thả vào cốc nước đá.
Gọi V là thể tích ở nhiệt độ t và V 0 là thể tích ở 0 ° C của thỏi sắt. Theo công thức nở khối vì nhiệt, ta có :
V = V 0 (1 + β t)
với β là hệ số nở khối của sắt. Vì khối lượng m của thỏi sắt không phụ thuộc nhiệt độ nên khối lượng riêng D của thỏi sắt ở nhiệt độ t liên hệ với khối lượng riêng D0 của nó ở 0oC theo công thức :
D/ D 0 = V 0 /V ⇒ D = m/V = D 0 /(1 + β t)
Từ đó suy ra nhiệt độ t của thỏi sắt trước khi thả nó vào cốc nước đá :
t = ( D 0 V - m)/m β
Thay số ta tìm được:
