在一个标准大气压下,把质量为200g的铅块加热到450℃,再投入到100g的0℃的水中,已知水的比热容为4.2×10^3J/(kg·℃),铅的比热容为1.05×10^3J/(kg·℃),求二者的最终稳定温度?
网友回答
M铅＝200克＝0.2千克,t铅＝450摄氏度,M水＝100克＝0.1千克,t水＝0摄氏度
C水＝4.2*10^3 焦耳 /（千克*摄氏度）,C铅＝1.05*10^3 焦耳 /（千克*摄氏度）
分析：先判断水的温度是否能上升到100摄氏度.
铅块温度下降到 t0＝100摄氏度时放出的热量是
Q铅＝C铅*M铅*（t铅－t0）＝1.05*10^3 *0.2*（450－100）＝7.35*10^4 焦耳
水从0摄氏度上升到100摄氏度时吸收的热量是
Q水＝C水*M水*（t0－t水）＝4.2*10^3 *0.1*（100－0）＝4.2*10^4 焦耳
显然,Q铅＞Q水,说明铅放出的热量足以使水的温度上升到100摄氏度后,还可以继续汽化.
另外,0.1千克的水温度上升到100摄氏度后,是否全部能变成气态的水蒸气?
在一个大气压下水的汽化热是 L=2.26*10^6焦耳 / 千克,0.1千克的100摄氏度的水要全部变为100摄氏度的水蒸气所要吸收的热量是 Q`＝M水*L＝0.1*2.26*10^6＝2.26 * 10^5 焦耳
而 Q铅－Q水＜Q`,说明水不能全部变为水蒸气.
也就是说,它们最终稳定的温度是100摄氏度（这时是水、汽共存）.