题目内容

【题目】如图甲,网上曾热销一种“55度杯”,称“能很快将开水变成适饮的温水,而后又能将凉水变成适饮的温水”.为破解此中秘密,某中学物理小组设计了如图乙模型.设此杯内胆中被封存着300g水,室温20℃;现向杯中倒入200g、100℃开水,摇一摇,杯内水温迅速降至t1,饮用后迅速将200g室温矿泉水倒入该杯,摇一摇,矿泉水的温度可升至t2,若忽略内胆及空间的热能消耗,尝试通过计算说明其中的原理.

【答案】该杯利用热传递可使开水的温度降低到可以直接饮用,又可将室温下的水的温度升高

【解析】试题分析:①已知热水和冷水的质量、比热容以及初温、末温,根据Q=cm(t﹣t0)和Q=cm(t0﹣t)求出冷水吸收的热量和热水放出的热量;

②热水放出的热量和凉水吸收的热量相等,再根据Q水吸=Q热水放求出混合后水的温度.

解:

①热水放出的热量:Q放=cm(t0﹣t),冷水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0);

②忽略内胆及空间的热能消耗,热水放出的热量全部被凉水吸收,

所以Q吸=Q放,

即4.2×103J/(kg℃)×0.2kg×(100℃﹣t1)=4.2×103J/(kg℃)×0.3kg×(t1﹣20℃);

解得t1=52℃.

③速将200g室温矿泉水倒入该杯,摇一摇,矿泉水的温度可升至t2,

即4.2×103J/(kg℃)×0.3kg×(52℃﹣t2)=4.2×103J/(kg℃)×0.2kg×(t2﹣20℃);

解得t2=39.2℃.

答:该杯利用热传递可使开水的温度降低到可以直接饮用,又可将室温下的水的温度升高.

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