一升100度的水倒入一升0度的水中会得到两升50度的水吗

放大字体  缩小字体 2019-12-26 18:46:08  阅读:7641 作者:责任编辑NO。杜一帆0322

假如把一升100摄氏度的水倒入一升0度的水之中,成果会得到两升50度的水吗?

必需求分外留意的是,水在0度和100度时都能够坚持液态。尽管0度是水的冰点,但在这个温度下,水的液相和固相是能够共存的。0度的液态水要转变为冰,需求很多放出热量,没有持续降温,水能够坚持液态。同样地,在100度时,水的气相和液相能够共存,假如没有进一步吸收热量,没有持续升温,水能够坚持液态,然后成为过热水。

另一方面,只需水的纯度到达某些特定的程度,水在0度时也很难结冰。水的结冰依赖于异相成核,纯水中缺少成核点,比方气泡、杂质。所以纯水很难结冰,它们乃至能够在0度以下坚持液态,科学家能够让超纯水冷却到零下数十度。过冷水处于亚稳态,假如过冷水被晃动一下,因为水中进入气泡,水有了断晶核,它们很快就会结冰,这种现象在冰冷的当地能够观测到。同样地,水的汽化也需求中心,纯度很高的水很难欢腾,它们能够变成过热水。

回到这样的一个问题上来。假如从中学物理的抱负视点来看,一升100度的水和一升0度的水混合之后,成果显然会得到两升50度的水,这便是一个简略的数学加减问题。

但是,实践并非如此。因为水的密度、比热容都不是固定的常数,而是会跟着温度而发作显着的改变,实践核算时需求考虑到这种改变。

在常压下,水在4度时的密度最大,为1000千克/立方米,其他温度下水的密度都要比这个数值更低,例如,水在0度时的密度为999.84千克/立方米,水在100度时的密度为958.37千克/立方米。因而,1升的0度水要比1升的100度水更重一些,两者相差了41.47克。

另一方面,在0到100度的温度范围内,水的比热容会先跟着温度的升高而下降,大约在50度时到达最低,然后又会跟着温度升高而升高。尽管从0度到50度以及从50度到100度的改变并非线性的,但总体上不同不是很大,并且改变起伏也很小。

因而,假如假定水的比热容(c)坚持不变,这样咱们我们能够做个近似定量核算。

水从100度冷却下来所放出的热量为:

Q放=c·m1·(100-t)

水从0度升温所吸收的热量为:

Q吸=c·m2·(t-0)

因为终究水温会到达平衡,则可得如下等式:

Q放=Q吸

所以

c·m1·(100-t)=c·m2·(t-0)

代入数据,能够核算出t≈48.94摄氏度。也便是说,一升100度的水和一升0度的水混合之后,终究水的温度会低于50度,而非刚好等于50度。

别的,经过上式能够精确的看出,因为等式两头能够消掉水的体积,这在某种程度上预示着不管多少升100度的水和0度的水混合,只需它们的体积持平,成果得到水的温度都大约是48.94度。

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