在野外施工中,需要使質(zhì)量為4.2kg的鋁合金構(gòu)件升溫.除了保溫瓶中尚存有溫度為90℃、質(zhì)量為1.2kg的熱水外,無其他熱源.已知鋁合金的比熱容C=0.88×103J/(kg?℃),水的比熱容c0=4.2×103J/(kg?℃),鋁合金構(gòu)件原來溫度為10℃,不計(jì)向周圍環(huán)境散失的熱量.
(1)將鋁合金置于質(zhì)量為1.2kg的熱水中,熱平衡時(shí)溫度是多少?若將熱水分成相等的兩部分,分別加熱鋁合金,鋁合金溫度又能達(dá)到多少?
(2)要使鋁合金構(gòu)件的溫度達(dá)到66℃,應(yīng)怎樣操作?試提出一個(gè)方案,并通過計(jì)算驗(yàn)證你的方案.
分析:(1)根據(jù)Q=Q和熱量公式計(jì)算;
(2)操作方案:直接將鋁合金放入保溫瓶的熱水中,利用熱平衡方程得出的末溫不能達(dá)到要求,可以將熱水分若干次加熱鋁合金,直到最后一次將剩余的熱水倒出來與構(gòu)件接觸,達(dá)到熱平衡,最終可使構(gòu)件的溫度達(dá)到所要求的值.
驗(yàn)證計(jì)算:如將1.2kg熱水分5次倒出,每次倒出m0=0.24kg,在第一次使熱水與構(gòu)件達(dá)到熱平衡的過程中:
構(gòu)件吸熱Q1=c0m0(t-t1),水放熱Q1′=cm(t1-t0),因?yàn)镼1=Q1′,得出提升后的溫度t1,同理求出t2、t3、t4、t5進(jìn)行判斷.
解答:解:(1)將熱水全部與鋁合金加熱,設(shè)最后的平衡溫度為t′,
由Q=Q可得:c0m0(t-t′)=cm(t′-t0),
即:4.2×103J×1.2kg×(90℃-t′)=0.88×103J×4.2kg×(t′-10℃)
解得:t′≈56.2℃,
將熱水分成相等的兩部分,先用一部分熱水加熱鋁合金,設(shè)平衡溫度為t1,
由Q=Q可得:c0
1
2
m0(t-t1)=cm(t1-t0),
即:4.2×103
1
2
×1.2kg×(90℃-t1)=0.88×103J×4.2kg×(t1-10℃)
解得:t1=42.43℃,
用另一部分熱水加熱鋁合金,設(shè)平衡溫度為t2
由Q=Q可得:c0
1
2
m0(t-t2)=cm(t2-t1),
即:4.2×103
1
2
×1.2kg×(90℃-t2)=0.88×103J×4.2kg×(t2-42.43℃)
解得:t1=61.7℃.
答:將鋁合金置于質(zhì)量為1.2kg的熱水中,熱平衡時(shí)溫度是56.2℃;若將熱水分成相等的兩部分,分別加熱鋁合金,鋁合金溫度又能達(dá)到61.7℃.
(2)操作方案:將保溫瓶中t=90℃的熱水分若干次倒出來.
第一次先倒出一部分,與溫度為t0=10℃的構(gòu)件充分接觸,并達(dá)到熱平衡,構(gòu)件溫度升高到t1;
將這部分溫度為t1的水倒掉,再?gòu)谋仄康钩鲆徊糠譄崴俅闻c溫度為t1的構(gòu)件接觸,并達(dá)到熱平衡,此時(shí)構(gòu)件的溫度升高到t2;
再將這些溫度為t2的熱水倒掉,然后再?gòu)谋仄康钩鲆徊糠譄崴畞硎箿囟葹閠2的構(gòu)件升溫,….
直到最后一次將剩余的熱水倒出來與構(gòu)件接觸,達(dá)到熱平衡,最終就可使構(gòu)件的溫度達(dá)到所要求的值;
驗(yàn)證:如將1.2kg熱水分5次倒出,每次倒出m0=0.24kg,在第一次使熱水與構(gòu)件達(dá)到熱平衡的過程中:
Q1=c0m0(t-t1),Q1′=cm(t1-t0
∵Q1=Q1
∴c0m0(t-t1)=cm(t1-t0
即:4.2×103J×0.24kg×(90℃-t1)=0.88×103J×4.2kg×(t1-10℃)
解得:t1≈27.1℃,
同理:t2≈40.6℃,…,t5≈66.0℃.
點(diǎn)評(píng):本題主要考查學(xué)生對(duì)吸熱公式和放熱公式的掌握和運(yùn)用,利用好不計(jì)熱損失,Q=Q是本題的關(guān)鍵.
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(10分)在野外施工中,需要使質(zhì)量m=4.20kg的鋁合金物體升溫.除了保溫瓶中尚存有溫度t=90.00C的1.200kg的熱水外,無其他熱源.試提出一個(gè)操作方案,能利用這些熱水使構(gòu)件從溫度t0=10.00C升溫到66.00C以上(含66.00C),并通過計(jì)算驗(yàn)證你的方案.

已知鋁合金的比熱容C=0.880×103j(kg0C)-1,水的比熱容C0=4.20×103j(kg0C)-1,不計(jì)向周圍環(huán)境散失的熱量.

 

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科目:初中物理 來源:2009年江西省上饒縣二中九年級(jí)應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽模擬試題(三) 題型:綜合題

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