Nước có thể vừa được bơm vào và hút ra từ một cái bể. Để bơm nước vào bể có thể dùng vòi nước nóng có nhiệt độ T1=70 độ c và một vòi nước ấm có nhiệt độ T2=40 độ c, hai vòi lưu lượng như nhau. Qua các...

Để tính nhiệt độ ổn định trong bể khi cả hai vòi nước được mở, ta sử dụng nguyên lý cân bằng nhiệt độ. Giả sử nhiệt dung riêng của nước là c và khối lượng nước trong bể là m. Ta có: - Trường hợp chỉ mở vòi nước nóng: Nhiệt lượng nhận vào từ vòi nước nóng là Q1 = mcΔT1, trong đó ΔT1 = T1 - T0 (với T0 là nhiệt độ môi trường xung quanh). Nhiệt lượng tỏa ra từ nước trong bể là Q0 = mcΔT0. Do mức nước trong bể không thay đổi, nên Q1 = Q0. Vậy mcΔT1 = mcΔT0, suy ra ΔT1 = ΔT0. - Trường hợp chỉ mở vòi nước ấm: Tương tự, ta có ΔT2 = ΔT0. - Trường hợp cả hai vòi nước được mở: Nhiệt lượng nhận vào từ vòi nước nóng là Q1 = mcΔT1, nhiệt lượng nhận vào từ vòi nước ấm là Q2 = mcΔT2. Nhiệt lượng tỏa ra từ nước trong bể là Q0 = mcΔT0. Do mức nước trong bể không thay đổi, nên Q1 + Q2 = Q0. Vậy mcΔT1 + mcΔT2 = mcΔT0, suy ra ΔT1 + ΔT2 = ΔT0. Từ hai phương trình trên, ta có ΔT1 = ΔT0 và ΔT2 = ΔT0. Kết hợp với ΔT1 + ΔT2 = ΔT0, ta có ΔT0 = ΔT0 + ΔT0, suy ra ΔT0 = 0. Vậy nhiệt độ ổn định trong bể khi cả hai vòi nước được mở là T0 = 0 độ C.