黑原则

理解黑人原则

如果我们在一个敞口容器(例如水桶)中混合热水和冷水,热量会从热水传递到冷水。由于容器是敞口的,部分热量会传递到空气中,容器本身也会变热。热水释放的热量不仅被冷水吸收,还会被空气和容器吸收。在这种情况下,水桶就成了一个非绝热系统。

当我们在封闭的保温瓶中混合热水和冷水时,热量会从热水传递到冷水。保温瓶是一个封闭系统,因此热量不会传递到空气或保温瓶本身。热水释放的热量会被冷水吸收,直到混合物达到热平衡。

布莱克原理指出,在一个孤立的封闭系统中,高温物体释放的热量等于低温物体吸收的热量。

布莱克的基本公式
Q六边形 = Q共获
描述:Q六边形 高温物体释放的热量,Q共获 = 低温物体吸收的热量。

布莱克原则示例问题

1. 一块质量为1千克、温度为100摄氏度的热铁块 o将物体 C 放入一个装有质量为 2 kg、温度为 20 的水中的容器中。 oC. 混合物的最终温度是多少?铁的比热容 = 450 J/kg·℃o水的比热容 = 4200 J/kg·℃o.
讨论 :
迪克塔会 :
m 铁 = 1 kg,TBESI = 100 oC,m 水 = 2 kg,TAIR = 20 oC,铁的碳同位素比热容 = 450 J/kg Co水的比热容为 4200 J/kg Co.
问 :
T 混合?
Jawab :
铁的温度比水高,所以铁会释放热量,水会吸收热量。
(m)(c)(ΔT) = (m)(c)(ΔT)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450吨 = 8400吨 – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850吨
T = 213000 : 8850
吨= 24 oC
苏湖 当热铁和冷水达到热平衡时,混合物的最终温度为24℃。 oC.

2. 2015/2016 学年高中/硕士物理全国统考试题第20题

将75克温度为0℃的水与50克水混合,使混合后的温度为40 ℃,那么这50克水的初始温度是多少?

A. 125摄氏度

B. 120摄氏度

C. 110摄氏度

D. 100摄氏度

E. 80摄氏度

讨论

已知:

水的质量 1 (m1 ) = 75 克

水的初始温度 1 (T1 ) = 0 ℃

水的质量 2 (m2 ) = 50 克

混合物的最终温度 (T) = 40 ℃

质量单位相同,因此无需换算。

求:水的初始温度 2 (T 2 )

回答 :

布莱克原理指出,在一个孤立的封闭系统中,高温物体释放的热量等于低温物体吸收的热量。

释放的Q =吸收的Q

m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )

水的比热容相同,因此从方程中消去c 。

m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )

(75)(40 – 0)= (50)(T 2 – 40)

(75)(40)= (50)(T 2 – 40)

3000 = 50 T 2 – 2000

3000 + 2000 = 50 T 2

5000 = 50 T 2

T2 = 100

正确答案是D。

3. 2015/2016学年高中/硕士物理全国统考试题第20题

将200克金属加热至120 ℃ ,然后放入100克30 ℃的水中。达到平衡后,混合物的温度为60 ℃。如果水的比热容为4200 J· kg⁻¹· ℃ ⁻¹,那么该金属的比热容为……

A. 10,5 J· kg⁻¹ ℃ ⁻¹

B. 105 J· kg⁻¹ ° C⁻¹

C. 150 J· kg⁻¹ ° C⁻¹

D. 1050 J· kg⁻¹ ℃ ⁻¹

E. 1500 J· kg⁻¹ ℃ ⁻¹

讨论

克到千克的质量单位换算(国际单位制)

已知:

金属质量 (m₁ ) = 200 克 = 0,2 千克

金属温度 (T1 ) = 120 ℃

水的质量(m² )= 100克 = 0,1千克

水温 (T2 ) = 30 ℃

混合物的最终温度 (T) = 60 ℃

水的比热容 (c2 ) = 4200 J·kg -1 ℃ -1

问:金属的比热容(c1 )

回答 :

释放的Q =吸收的Q

m1 c1 (ΔT1) = 米2 c2 (ΔT2)

(0,2)(c 1 )(120 – 60)= (0,1)(4200)(60 – 30)

(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)

12 c 1 = 12600

c1 = 12600 / 12

c 1 = 1050

正确答案是D。

4. SOAL UN SMA/MA 2018

将 250 毫升沸水(100 ℃ )倒入装有 400 毫升 35 ℃水的平底锅中。达到热平衡后,混合物的温度为……(水的比热容为 1,0 卡·克-1 ℃ -1)

讨论

我们都知道:

热水温度 = 100 ℃

热水体积 = 250 毫升 = 0,25 升 = 0,25 立方分米= (0,25)(1000 立方厘米) = 250立方厘米

冷水温度 = 35摄氏度

冷水的体积 = 400 毫升 = 0,4 升 = 0,4 立方分米= (0,4)(1000 立方厘米) = 400立方厘米

水的比热容 = 1,0 cal.gr -1 . o C -1

水的密度 = 1 克/立方厘米

问:混合物温度

Jawab:

利用密度公式计算热水和冷水的质量:

m = ρ V

m = 质量,ρ = 密度,V = 体积

热水的质量:m = ρV = ( 1克/立方厘米) (250立方厘米) = 250克

冷水的质量:m = ρV = ( 1克/立方厘米) (400立方厘米) = 400克

利用布莱克原理计算混合物的温度:

冷水吸收的热量 = 热水释放的热量

mc Δ T = mc Δ T

比热容相同,因此可以从方程中消除。

m Δ T = m Δ T

(400)(T-35) = (250)(100-T)

400吨 – 14000 = 25000 – 250吨

400吨 + 250吨 = 25000 + 14000

650吨 = 39000

T = 39000 / 650

T = 60摄氏度