giúp vớiiiiiThả một cục nước đá có khối lượng 50 g ở 0°C vào cốc nước chứa 0,2 lít nước ở 20°C. Bỏ qua nhiệt dung của cốc. Biết nhiệt dung riêng của nước là c=4,2 (J/g.K); khối lượng riêng của nước là ρ=1 (g/cm³) ; nhiệt nóng chảy của

Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng nguyên tắc bảo toàn năng lượng. Khi thả cục nước đá vào cốc nước, nhiệt độ của hệ thống sẽ thay đổi cho đến khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt. Bài toán này bao gồm quá trình tan chảy của nước đá và sự thay đổi nhiệt độ của nước.

1. Tính năng lượng cần thiết để làm tan cục nước đá:
- Khối lượng nước đá: m_ice = 50 g = 0.05 kg
- Nhiệt nóng chảy của nước đá: λ = 334 kJ/kg = 334000 J/kg
- Năng lượng cần để làm tan nước đá: Q_ice = m_ice λ = 0.05 kg 334000 J/kg = 16700 J

2. Tính nhiệt năng của nước có sẵn:
- Khối lượng nước trong cốc: V = 0.2 lít = 200 ml = 200 g
- Nhiệt dung riêng của nước: c = 4.2 J/g.K
- Nhiệt độ ban đầu của nước: T_water_initial = 20°C

3. Tính năng lượng mà nước cần giảm nhiệt độ để đạt tới nhiệt độ cuối:
Giả sử nhiệt độ cuối của hệ thống là T_final. Năng lượng mà nước phải mất để hạ nhiệt độ từ 20°C xuống T_final là:
Q_water = m_water c (T_water_initial - T_final)
Q_water = 200 g 4.2 J/g.K (20 - T_final)

4. Áp dụng nguyên tắc bảo toàn năng lượng:
Tổng năng lượng do nước cung cấp phải bằng năng lượng cần thiết để làm tan chảy nước đá:
Q_water = Q_ice

200 g 4.2 J/g.K (20 - T_final) = 16700 J

840 (20 - T_final) = 16700
20 - T_final = 19.88
T_final = 20 - 19.88 = 0.12°C

5. Kết luận:
Do đó, nhiệt độ cuối của cốc nước sẽ là khoảng 0.12°C.

Tóm lại, sau khi thả viên nước đá vào nước, phần lớn nhiệt năng của nước đã được sử dụng để làm tan chảy nước đá, và chỉ một phần nhỏ nhiệt độ của nước giảm xuống, do nhiệt lượng bị tiêu tán để làm chất lỏng từ thể rắn (đá) chuyển sang thể lỏng (nước).