Question

小东想知道火炉的温度大概是多少，他想了一个办法，将一块0.3kg的铁块放在火炉里相当长时间后（此时铁块的温度与火炉温度一样）取出迅速投到质量为1kg的水中，发现水的温度从25℃上升到45℃，假设铁块放出的热量完全被水吸收（铁的比热容为0.46×10³J/（kg?℃）
求：
（1）水吸收了多少热量？
（2）铁块放出多少热量？
（3）铁块温度下降多少？
（4）火炉的温度大约是多少？

Answer 1

解：
（1）水吸收的热量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）
=4.2×10³J/（kg?℃）×1kg×（45℃-25℃）
=8.4×10⁴J；
（2）由题知，铁块放出的热量完全被水吸收，铁块放出的热量：
Q_放=Q_吸=8.4×10⁴J；
（3）∵Q_放=c_铁m_铁△t
即：8.4×10⁴J=0.46×10³J/（kg?℃）×0.3kg×△t
∴△t≈609℃．
（4）炉子里的温度：
t=609℃+45℃=654℃．
答：（1）水吸收了8.4×10⁴J的热量；
（2）铁块放出了8.4×10⁴J的热量；
（3）铁块温度下降609℃；
（4）火炉的温度大约654℃．
分析：火炉的温度可以看作是不变的，设温度为t，则铁块从火炉中拿出的温度也为t；放入水中后铁块和水达到共同温度45℃，水从25℃到45℃所吸收的热量是铁块放出的热量，根据公式Q=cm△t可以求出水吸收的热量，也就是知道了铁块放出的热量，又知铁的比热、质量和终温，便可以求出初温t，即炉子的温度．
点评：本题提供了测量火炉温度的一种方法，利用好热平衡方程是本题的关键，计算时要弄清楚水、铁块的初温和末温．