在野外施工中,需要使质量为4.2kg的铝合金构件升温.除了保温瓶中尚存有温度为90℃、质量为1.2kg的热水外,无其他热
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(1)将热水全部与铝合金加热,设最后的平衡温度为t′,

由Q=Q可得:c 0m 0(t-t′)=cm(t′-t 0),

即:4.2×10 3J×1.2kg×(90℃-t′)=0.88×10 3J×4.2kg×(t′-10℃)

解得:t′≈56.2℃,

将热水分成相等的两部分,先用一部分热水加热铝合金,设平衡温度为t 1

由Q=Q可得:c 0

1

2 m 0(t-t 1)=cm(t 1-t 0),

即:4.2×10 3

1

2 ×1.2kg×(90℃-t 1)=0.88×10 3J×4.2kg×(t 1-10℃)

解得:t 1=42.43℃,

用另一部分热水加热铝合金,设平衡温度为t 2

由Q=Q可得:c 0

1

2 m 0(t-t 2)=cm(t 2-t 1),

即:4.2×10 3

1

2 ×1.2kg×(90℃-t 2)=0.88×10 3J×4.2kg×(t 2-42.43℃)

解得:t 1=61.7℃.

答:将铝合金置于质量为1.2kg的热水中,热平衡时温度是56.2℃;若将热水分成相等的两部分,分别加热铝合金,铝合金温度又能达到61.7℃.

(2)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t 0=10℃的构件充分接触,并达到热平衡,构件温度升高到t 1

将这部分温度为t 1的水倒掉,再从保温瓶倒出一部分热水,再次与温度为t 1的构件接触,并达到热平衡,此时构件的温度升高到t 2

再将这些温度为t 2的热水倒掉,然后再从保温瓶倒出一部分热水来使温度为t 2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m 0=0.24kg,在第一次使热水与构件达到热平衡的过程中:

Q 1=c 0m 0(t-t 1),Q 1′=cm(t 1-t 0

∵Q 1=Q 1

∴c 0m 0(t-t 1)=cm(t 1-t 0

即:4.2×10 3J×0.24kg×(90℃-t 1)=0.88×10 3J×4.2kg×(t 1-10℃)

解得:t 1≈27.1℃,

同理:t 2≈40.6℃,…,t 5≈66.0℃.