在野外施工中,需要是质量m=4.20kg的铝合金物体升温,除了保温瓶中尚存有温度t=90.0℃,的1.200kg的热水外,无其他热源,试提出一个操作方案,能利用这些热

发布时间:2020-08-06 07:13:41

在野外施工中,需要是质量m=4.20kg的铝合金物体升温,除了保温瓶中尚存有温度t=90.0℃,的1.200kg的热水外,无其他热源,试提出一个操作方案,能利用这些热水使构件从温度t0=10.0℃升温到66.0℃以上(含66.0℃),并通过计算验证你的方案.
已知铝合金的比热容C=0.880×103J,水的比热容C=4.20×103J,不计向周围环境散失的热量.

网友回答

解: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t0=10℃的构件充分接触,并达到热平衡,构件温度升高到t1;
将这部分温度为t1的水倒掉,再从保温瓶倒出一部分热水,再次与温度为t1的构件接触,并达到热平衡,此时构件的温度升高到t2;
再将这些温度为t2的热水倒掉,然后再从保温瓶倒出一部分热水来使温度为t2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m0=0.24kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中:
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℃.

解析分析:操作方案:直接将铝合金放入保温瓶的热水中,利用热平衡方程得出的末温不能达到要求,可以将热水分若干次加热铝合金,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,最终可使构件的温度达到所要求的值.
验证计算:如将1.2kg热水分5次倒出,每次倒出m0=0.24kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中:
构件吸热Q1=c0m0(t-t1),水放热Q1′=cm(t1-t0),因为Q1=Q1′,得出提升后的温度t1,同理求出t2、t3、t4、t5进行判断.

点评:本题主要考查学生对吸热公式和放热公式的掌握和运用,利用好不计热损失,Q吸=Q放是本题的关键.
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