Người ta thả một cục sắt có khối lượng 2kg ở nhiệt độ 1500C vào 3 lít nước. Nhiệt độ của cục sắt nguội xuống còn 400C. Hỏi: a. Nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu? b. Nước nóng lên thêm bao nhiêu độ? (Cho biết: Nhiệt dung riêng của sắt là 460J/kg.K và nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K)

Để giải bài toán này, ta cần sử dụng công thức tính nhiệt lượng:

Q = mcΔT

Trong đó:

- Q là nhiệt lượng (đơn vị Joule)

- m là khối lượng (đơn vị kg)

- c là nhiệt dung riêng (đơn vị J/kg.K)

- ΔT là sự thay đổi nhiệt độ (đơn vị K)

a) Đầu tiên, ta cần tính nhiệt lượng mà cục sắt nhận được khi rơi vào nước. Ta giả sử nước không thay đổi nhiệt độ.

Nhiệt lượng mà cục sắt nhận được:

Q1 = mcΔT = 2kg x 460J/kg.K x (1500 - 400)K = 552,000J

Để tính nhiệt lượng mà nước nhận được, ta sử dụng công thức tương tự, với m là khối lượng nước và ΔT là sự thay đổi nhiệt độ của nước:

Q2 = mcΔT = 3kg x 4200J/kg.K x (1500 - 25)K = 178,290,000J

Vậy nước nhận được một nhiệt lượng bằng 178,290,000J.

b) Để tính nhiệt độ của nước sau khi hấp thụ nhiệt lượng từ cục sắt, ta sử dụng công thức:

Q = mcΔT

Trong đó, Q là nhiệt lượng mà nước nhận được từ cục sắt, m là khối lượng nước và c là nhiệt dung riêng của nước. Ta giả sử rằng hệ thống không mất nhiệt ra môi trường.

Suy ra:

ΔT = Q / (mc) = 178,290,000J / (3kg x 4200J/kg.K) = 13.5K

Vậy nước sẽ nóng lên thêm 13.5 độ C sau khi hấp thụ nhiệt lượng từ cục sắt. Nhiệt độ của nước sau quá trình này là:

T = 1500C + 13.5C = 1513.5C.

Lưu ý rằng đây là kết quả lý thuyết, trong thực tế có thể có các yếu tố khác như mất nhiệt ra môi trường, hiệu ứng phụ của các chất hoá học trong nước, v.v. do đó kết quả thực tế có thể khác so với kết quả tính toán.