题目内容

质量和材质都相等的五块金属块,将它们放入沸水中,一段时间后温度均达到100℃,然后将它们按不同的方式投入一杯冷水中,使冷水升温.第一种方式:先从沸水中取出一块金属块,将其投入冷水,当达到热平衡后将它从杯中取出,然后将第二块从沸水中取出投入这杯水中.再次达到热平衡后将它从杯中取出,同样的方法依次将另外几块投入水中,最后水的温度升高了40℃.第二种方式:从沸水中同时取出五块金属块投入冷水中,当达到热平衡后将它们从杯中取出,则在第二种方式下,这杯冷水温度的变化是(  )
A.升高不足40℃B.升高超过40℃
C.恰好升高了40℃D.条件不足,无法判断
(1)设冷水的温度为0℃,第一块金属块放入冷水热平衡后的末温为t1,依此类推,第二块t2,第三块t3,第四块t4,第五块t5
则第一块金属块放出的热量为Q1=cm(100℃-t1),
依此类推:Q2=cm(100℃-t2
Q3=cm(100℃-t3
Q4=cm(100℃-t4
Q5=cm(100℃-t5
金属块放出的总热量为:
Q放总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5,代入后,整理得:
Q放总=cm(500℃-t1-t2-t3-t4-t5
(2)设金属块同时放入冷水中达到热平衡后的末温为t,
则同时放入冷水中时,金属块放出的热量是Q=5cm(100℃-t)
若t5=t=40℃,
那么,比较可知Q放总>Q
即第一种方法金属块放出的热量多,水吸收的热量多,升温升的高.
故选A.
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