在野外施工中,需要使质量为4.2kg的铝合金构件升温.除了保温瓶中尚存有温度为90℃、质量为1.2kg的热水外,无其他热

在野外施工中,需要使质量为4.2kg的铝合金构件升温.除了保温瓶中尚存有温度为90℃、质量为1.2kg的热水外,无其他热源.已知铝合金的比热容C=0.88×10 3 J/(kg-℃),水的比热容c0=4.2×10 3 J/(kg-℃),铝合金构件原来温度为10℃,不计向周围环境散失的热量.
(1)将铝合金置于质量为1.2kg的热水中,热平衡时温度是多少?若将热水分成相等的两部分,分别加热铝合金,铝合金温度又能达到多少?
(2)要使铝合金构件的温度达到66℃,应怎样操作?试提出一个方案,并通过计算验证你的方案.
呵嘿 1年前 已收到1个回答 举报

杰森1 幼苗

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(1)将热水全部与铝合金加热,设最后的平衡温度为t′,
由Q =Q 可得:c 0 m 0 (t-t′)=cm(t′-t 0 ),
即:4.2×10 3 J×1.2kg×(90℃-t′)=0.88×10 3 J×4.2kg×(t′-10℃)
解得:t′≈56.2℃,
将热水分成相等的两部分,先用一部分热水加热铝合金,设平衡温度为t 1
由Q =Q 可得:c 0
1
2 m 0 (t-t 1 )=cm(t 1 -t 0 ),
即:4.2×10 3
1
2 ×1.2kg×(90℃-t 1 )=0.88×10 3 J×4.2kg×(t 1 -10℃)
解得:t 1 =42.43℃,
用另一部分热水加热铝合金,设平衡温度为t 2
由Q =Q 可得:c 0
1
2 m 0 (t-t 2 )=cm(t 2 -t 1 ),
即:4.2×10 3
1
2 ×1.2kg×(90℃-t 2 )=0.88×10 3 J×4.2kg×(t 2 -42.43℃)
解得:t 1 =61.7℃.
答:将铝合金置于质量为1.2kg的热水中,热平衡时温度是56.2℃;若将热水分成相等的两部分,分别加热铝合金,铝合金温度又能达到61.7℃.
(2)操作方案:将保温瓶中t=90℃的热水分若干次倒出来.
第一次先倒出一部分,与温度为t 0 =10℃的构件充分接触,并达到热平衡,构件温度升高到t 1
将这部分温度为t 1 的水倒掉,再从保温瓶倒出一部分热水,再次与温度为t 1 的构件接触,并达到热平衡,此时构件的温度升高到t 2
再将这些温度为t 2 的热水倒掉,然后再从保温瓶倒出一部分热水来使温度为t 2 的构件升温,….
直到最后一次将剩余的热水倒出来与构件接触,达到热平衡,最终就可使构件的温度达到所要求的值;
验证:如将1.2kg热水分5次倒出,每次倒出m 0 =0.24kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中:
Q 1 =c 0 m 0 (t-t 1 ),Q 1 ′=cm(t 1 -t 0
∵Q 1 =Q 1
∴c 0 m 0 (t-t 1 )=cm(t 1 -t 0
即:4.2×10 3 J×0.24kg×(90℃-t 1 )=0.88×10 3 J×4.2kg×(t 1 -10℃)
解得:t 1 ≈27.1℃,
同理:t 2 ≈40.6℃,…,t 5 ≈66.0℃.

1年前

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