Physic Labs

第 1 题

在绝热容器中,将 mh=0.30 kgm_h=0.30\,\mathrm{kg}、温度为 70∘C70^\circ\mathrm C 的水与 mc=0.20 kgm_c=0.20\,\mathrm{kg}、温度为 10∘C10^\circ\mathrm C 的水混合。水的比热容为 c=4200 J kg−1K−1c=4200\,\mathrm{J\,kg^{-1}K^{-1}};忽略容器热容和热损失。 混合后水达到均匀的最终温度,不发生蒸发或相变。热量只在两部分水之间传递,绝热容器不吸收能量。规定所研究的水吸热时热量为正,放热时为负。 混合后充分搅拌,两部分水最终温度相同。假设相关温度范围内比热容恒定,并将容器热容视为零;每一部分热量的正负号均遵循题目给定约定。系统与外界没有热交换,故总能量守恒。混合前后水的质量不变,温差用摄氏度或开尔文表示数值相同。 (a) 求平衡温度 TfT_f。(b) 求热水传递的带符号热量。(c) 求冷水吸收的热量并检验能量守恒。(d) 写出 Tc,Tf,ThT_c,T_f,T_h 的大小关系。
Tc<Tf<ThT_c<T_f<T_h
problems.proof.analysis

没有相变的被动混合,最终温度不可能高于热水初温或低于冷水初温。计算结果满足此范围。