Để xác định nhiệt độ của một lò nung, người ta đưa vào lò một miếng sắt có khối lượng 50 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế có có chứa 900 g nước ở nhiệt độ 17 độ C thì nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng lên đến 23 độ C. Cho nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/kg.K; của nước là 4200 J/kg.K. Xác định nhiệt độ của lò (độ K).

Question

Accepted Answer

Để xác định nhiệt độ của lò nung, chúng ta sẽ sử dụng nguyên lý bảo toàn năng lượng. Nhiệt lượng mà miếng sắt mất đi khi thả vào nước sẽ bằng nhiệt lượng mà nước nhận được.

Gọi:
- $ m_s = 50 \, g = 0.05 \, kg $ (khối lượng của sắt)
- $ c_s = 460 \, J/kg.K $ (nhiệt dung riêng của sắt)
- $ m_n = 900 \, g = 0.9 \, kg $ (khối lượng của nước)
- $ c_n = 4200 \, J/kg.K $ (nhiệt dung riêng của nước)
- $ T_l $ là nhiệt độ của lò (độ K)
- $ T_n1 = 17 \, °C $ (nhiệt độ ban đầu của nước)
- $ T_n2 = 23 \, °C $ (nhiệt độ cuối của nước)

Nhiệt lượng mà sắt mất đi khi thả vào nước là:
$$
Q_s = m_s \cdot c_s \cdot (T_l - T_n2)
$$

Nhiệt lượng mà nước nhận được là:
$$
Q_n = m_n \cdot c_n \cdot (T_n2 - T_n1)
$$

Theo nguyên lý bảo toàn năng lượng, ta có:
$$
Q_s = Q_n
$$

Thay các biểu thức vào, ta có:
$$
m_s \cdot c_s \cdot (T_l - T_n2) = m_n \cdot c_n \cdot (T_n2 - T_n1)
$$

Thay số vào:
$$
0.05 \cdot 460 \cdot (T_l - 23) = 0.9 \cdot 4200 \cdot (23 - 17)
$$

Tính bên phải:
$$
0.9 \cdot 4200 \cdot 6 = 22680 \, J
$$

Bây giờ, ta có phương trình:
$$
0.05 \cdot 460 \cdot (T_l - 23) = 22680
$$

Giải phương trình này:
$$
23 + \frac{22680}{0.05 \cdot 460} = T_l
$$

Tính giá trị:
$$
0.05 \cdot 460 = 23
$$
$$
T_l - 23 = \frac{22680}{23}
$$
$$
T_l - 23 = 985.217
$$
$$
T_l = 23 + 985.217 = 1008.217 \, K
$$

Vậy nhiệt độ của lò nung là khoảng:
$$
T_l \approx 1008.22 \, K
$$

**Đáp án:** Nhiệt độ của lò nung là khoảng 1008.22 K.

Để xác định nhiệt độ của một lò nung, người ta đưa vào lò một miếng sắt có khối lượng 50 g. Khi miếng sắt có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và thả ngay vào một nhiệt lượng kế có có chứa...