Question

如圖所示，將質量為3千克的1200℃的鐵塊先后浸入兩個盛有5千克水的開口容器中，容器中的水初始水溫為25℃．不計容器壁吸收的熱量．當第一個容器中的水溫穩定后再將鐵塊浸入第二個容器中．則第一個容器中水的最后溫度為________；鐵塊的最后溫度為________．已知鐵的比熱容為O．5×lO³焦/（千克．℃）．水的比熱容為4.2×10³焦/（千克?℃），大氣壓強恒為1標準大氣壓．

Answer 1

100℃    30℃
分析：（1）將鐵塊放在左邊容器的水中，鐵塊放出熱量、溫度降低，水吸收熱量、溫度升高，不計容器壁吸收的熱量，則Q_吸=Q_放，據此求末溫大小（注意大氣壓強恒為1標準大氣壓，水達到沸點，繼續吸熱但溫度不變）；
（2）當第一個容器中的水溫穩定后（溫度為100℃），再將鐵塊浸入第二個容器中，不計容器壁吸收的熱量，則Q_吸=Q_放，據此求末溫大小．
解答：
（1）由題意，根據熱平衡方程得：
將質量為3kg的1200℃的鐵塊投入左邊容器的水中，
c_鐵m_鐵（1200℃-t）=c_水m_水（t-25℃），
即：O.5×lO³J/（kg?℃）×3kg×（1200℃-t）=4.2×lO³J/（kg?℃）×5kg×（t-25℃），
解得：
t≈103℃，
∵在1標準大氣壓水的沸點為100℃，
∴第一個容器中水的最后溫度為100℃；
（2）此時鐵塊的溫度也是100℃，
將質量為3kg的100℃的鐵塊投入右邊容器的水中，
c_鐵m_鐵（100℃-t）=c_水m_水（t-25℃），
即：O.5×lO³J/（kg?℃）×3kg×（100℃-t）=4.2×lO³J/（kg?℃）×5kg×（t-25℃），
解得：
t=30℃．
故答案為：100；30．
點評：本題考查了學生對吸熱公式、放熱公式、熱平衡方程的掌握和運用，能確定放入兩容器水中時鐵塊的初溫是本題的關鍵．