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在野外施工中,需要使質量為4.2kg的鋁合金構件升溫.除了保溫瓶中尚存有溫度為90℃、質量為1.2kg的熱水外,無其他熱源.已知鋁合金的比熱容C=0.88×103J/,水的比熱容c0=4.2×103J/,鋁合金構件原來溫度為10℃,不計向周圍環(huán)境散失的熱量.
(1)將鋁合金置于質量為1.2kg的熱水中,熱平衡時溫度是多少?若將熱水分成相等的兩部分,分別加熱鋁合金,鋁合金溫度又能達到多少?
(2)要使鋁合金構件的溫度達到66℃,應怎樣操作?試提出一個方案,并通過計算驗證你的方案.
【答案】分析:(1)根據Q=Q和熱量公式計算;
(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件接觸,達到熱平衡,最終可使構件的溫度達到所要求的值.
驗證計算:如將1.2kg熱水分5次倒出,每次倒出m=0.24kg,在第一次使熱水與構件達到熱平衡的過程中:
構件吸熱Q1=cm(t-t1),水放熱Q1′=cm(t1-t),因為Q1=Q1′,得出提升后的溫度t1,同理求出t2、t3、t4、t5進行判斷.
解答:解:(1)將熱水全部與鋁合金加熱,設最后的平衡溫度為t′,
由Q=Q可得:cm(t-t′)=cm(t′-t),
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,設平衡溫度為t1
由Q=Q可得:cm(t-t1)=cm(t1-t),
即:4.2×103×1.2kg×(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,設平衡溫度為t2
由Q=Q可得:cm(t-t2)=cm(t2-t1),
即:4.2×103×1.2kg×(90℃-t2)=0.88×103J×4.2kg×(t2-42.43℃)
解得:t1=61.7℃.
答:將鋁合金置于質量為1.2kg的熱水中,熱平衡時溫度是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t=10℃的構件充分接觸,并達到熱平衡,構件溫度升高到t1;
將這部分溫度為t1的水倒掉,再從保溫瓶倒出一部分熱水,再次與溫度為t1的構件接觸,并達到熱平衡,此時構件的溫度升高到t2;
再將這些溫度為t2的熱水倒掉,然后再從保溫瓶倒出一部分熱水來使溫度為t2的構件升溫,….
直到最后一次將剩余的熱水倒出來與構件接觸,達到熱平衡,最終就可使構件的溫度達到所要求的值;
驗證:如將1.2kg熱水分5次倒出,每次倒出m=0.24kg,在第一次使熱水與構件達到熱平衡的過程中:
Q1=cm(t-t1),Q1′=cm(t1-t
∵Q1=Q1
∴cm(t-t1)=cm(t1-t
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℃.
點評:本題主要考查學生對吸熱公式和放熱公式的掌握和運用,利用好不計熱損失,Q=Q是本題的關鍵.
練習冊系列答案
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科目:初中物理 來源: 題型:

在野外施工中,需要使質量為4.2kg的鋁合金構件升溫.除了保溫瓶中尚存有溫度為90℃、質量為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?℃),鋁合金構件原來溫度為10℃,不計向周圍環(huán)境散失的熱量.
(1)將鋁合金置于質量為1.2kg的熱水中,熱平衡時溫度是多少?若將熱水分成相等的兩部分,分別加熱鋁合金,鋁合金溫度又能達到多少?
(2)要使鋁合金構件的溫度達到66℃,應怎樣操作?試提出一個方案,并通過計算驗證你的方案.

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科目:初中物理 來源: 題型:

(10分)在野外施工中,需要使質量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.試提出一個操作方案,能利用這些熱水使構件從溫度t0=10.00C升溫到66.00C以上(含66.00C),并通過計算驗證你的方案.

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,不計向周圍環(huán)境散失的熱量.

 

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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應用物理知識競賽復賽模擬試題(三) 題型:綜合題

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