Cho một khối kim loại X nặng 2,0 kg ở 0 độ C vào một bình có chứa sẵn 1,0 mol hơi nước ở 100 độ C và 1 atm thấy có 86% lượng hơi nước đã ngưng tụ. Giả sử trong điều kiện khảo sát, sự trao đổi nhiệt chỉ...

Để tính nhiệt độ cuối của hệ X-nước và nhiệt lượng mà X đã trao đổi, ta sử dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng.

Ta có:

• Khối lượng của X là 2,0 kg.
• Số mol hơi nước ban đầu là 1,0 mol.
• Lượng hơi nước đã ngưng tụ là 86% số mol ban đầu, tức là 0,86 mol.

Đầu tiên, tính nhiệt lượng mà nước đã trao đổi khi ngưng tụ:

Q_ngungtuc = DeltaH_hoahoi * số mol ngưng tụ

= 40,656 kJ/mol * 0,86 mol

= 35,004 kJ

Tiếp theo, tính nhiệt lượng mà X đã trao đổi:

Q_X = m_X * Cp_X * DeltaT_X

= 2,0 kg * 0,385 J/K.g * DeltaT_X

Vì sự trao đổi nhiệt chỉ xảy ra giữa X và nước, áp suất trong bình không đổi, nên nhiệt lượng mà X trao đổi bằng nhiệt lượng mà nước nhận được:

Q_X = Q_ngungtuc

Từ đó, ta có phương trình:

2,0 kg * 0,385 J/K.g * DeltaT_X = 35,004 kJ

Đổi đơn vị để cùng đơn vị:

2,0 kg * 385 J/K.g * DeltaT_X = 35,004 kJ * 1000 J/kJ

770 DeltaT_X = 35,004 * 1000

DeltaT_X = (35,004 * 1000) / 770

Vậy, nhiệt độ cuối của hệ X-nước là:

T_cuoi = T_ban_dau + DeltaT_X

= 100 °C + ((35,004 * 1000) / 770) °C

Kết quả tính toán sẽ cho ta giá trị của T_cuoi.