Question

如图所示，将质量为3千克的1200℃的铁块先后浸入两个盛有5千克水的开口容器中，容器中的水初始水温为25℃．不计容器壁吸收的热量．当第一个容器中的水温稳定后再将铁块浸入第二个容器中．则第一个容器中水的最后温度为________；铁块的最后温度为________．已知铁的比热容为O．5×lO³焦/（千克．℃）．水的比热容为4.2×10³焦/（千克?℃），大气压强恒为1标准大气压．

Answer 1

100℃    30℃
分析：（1）将铁块放在左边容器的水中，铁块放出热量、温度降低，水吸收热量、温度升高，不计容器壁吸收的热量，则Q_吸=Q_放，据此求末温大小（注意大气压强恒为1标准大气压，水达到沸点，继续吸热但温度不变）；
（2）当第一个容器中的水温稳定后（温度为100℃），再将铁块浸入第二个容器中，不计容器壁吸收的热量，则Q_吸=Q_放，据此求末温大小．
解答：
（1）由题意，根据热平衡方程得：
将质量为3kg的1200℃的铁块投入左边容器的水中，
c_铁m_铁（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标准大气压水的沸点为100℃，
∴第一个容器中水的最后温度为100℃；
（2）此时铁块的温度也是100℃，
将质量为3kg的100℃的铁块投入右边容器的水中，
c_铁m_铁（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℃．
故答案为：100；30．
点评：本题考查了学生对吸热公式、放热公式、热平衡方程的掌握和运用，能确定放入两容器水中时铁块的初温是本题的关键．