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題目:
【高三期末物理】一容器中裝有10kg水,水的溫度為20℃。現在將一鐵塊放入水中,鐵塊的質量為5kg,比熱容為0.4×10^3J/(kg·℃),鐵塊溫度從80℃升高到10℃。求容器中水的溫度升高了多少?
解題思路:
1. 已知鐵塊的質量、比熱容、溫度變化和初始溫度,可以求出鐵塊吸收的熱量;
2. 已知水的質量、初始溫度和鐵塊吸收的熱量,可以求出水的溫度變化;
3. 根據熱平衡方程求解容器中水的溫度升高了多少。
解題過程:
鐵塊吸收的熱量:Q_{鐵} = c_{鐵}m_{鐵}(t - t_{0}) = 0.4 × 10^{3}J/(kg \cdot ℃) × 5kg × (80℃ - 10℃) = 1.6 × 10^{5}J
根據熱平衡方程:Q_{水} = Q_{鐵},可得:c_{水}m_{水}(t_{水} - t) = c_{鐵}m_{鐵}(t - t_{水})
其中,m_{水} = 10kg,t_{水} = 20℃,t = t_{水} + Δt,代入數據可得:Δt = (c_{鐵}m_{鐵}(t - t_{水}) - c_{水}m_{水}(t_{水} - t)) / c_{水} = (0.4 × 10^{3}J/(kg \cdot ℃) × 5kg × (80℃ - 20℃) - 4.2 × 10^{3}J/(kg \cdot ℃) × 10kg × (20℃ - 10℃)) / (4.2 × 10^{3}J/(kg \cdot ℃)) = 7℃
所以,容器中水的溫度升高了7℃。
答案:容器中水的溫度升高了7℃。