Đáp án:
Nhiệt độ cân bằng của hệ là: $0^0C$
Khối lượng nước đá nóng chảy là:
$m \approx 0,0772 kg$
Giải thích các bước giải:
Nhiệt lượng mà nước ở $20^0C$ tỏa ra khi hạ nhiệt độ xuống $0^0C$ là:
$Q_1 = m_1.c_1.\Delta t_1 = 0,5.4200.(20 - 0) = 42000 (J)$
Nhiệt lượng mà nước đá ở $- 15^0C$ thu vào khi tăng lên $0^0C$ là:
$Q_2 = m_2.c_2.\Delta t_2 = 0,5.2100.(0 - (- 15)) = 15750 (J)$
Nhiệt lượng cần thiết để đá tan hết là:
$Q_3 = \lambda.m_2 = 3,4.10^5.0,5 = 170 000 (J)$
Ta thấy: $Q_1 < Q_2 + Q_3$ nên nước ở $20^0C$ sẽ hạ nhiệt độ xuống $0^0C$.
Mặt khác, $Q_1 > Q_2$ nên một phần nước đá sẽ nóng chảy.
Nhiệt lượng làm cho nước đá nóng chảy là:
$Q_4 = Q_1 - Q_2 = 42000 - 15750 = 26250 (J)$
Gọi khối lượng nước ở $- 15^0C$ nóng chảy là m, ta có:
$Q_4 = \lambda. m \to m = \dfrac{Q_4}{\lambda}$
Khối lượng nước đá nóng chảy là:
$m = \dfrac{26250}{3,4.10^5} \approx 0,0772 (kg)$
