热力学温度

热学温度练习题

1. 将质量为2kg的铁块从20℃加热到120℃，需要吸收多少热量？（已知铁的比热容为0.46kJ/(kg·℃)）

2. 在一个绝热容器中，将1kg 80℃的水与1kg 20℃的水混合，最终的混合温度是多少？

3. 一根50cm长的铜棒，温度从20℃升高到120℃时，伸长了多少？（已知铜的线膨胀系数为1.7×10⁻⁵/℃）

4. 一个容积为2L的密闭容器中装有1atm的理想气体，温度为27℃。如果将容器加热到127℃，气体的压强变为多少？

5. 解释为什么在炎热的夏天，用手触摸金属门把手会感觉比触摸木门更凉？

6. 一块冰的温度为-10℃，质量为0.5kg。要将这块冰完全融化成0℃的水，需要吸收多少热量？（已知冰的比热容为2.1kJ/(kg·℃)，冰的熔化热为3.36×10⁵J/kg）

7. 为什么高山上煮饭要用高压锅？

8. 在一个标准大气压下，100℃的水蒸气冷凝成100℃的水，会释放多少热量？ (已知水的汽化热为2.26×10⁶ J/kg)

9. 解释什么是热传递的三种方式：传导、对流和辐射，并分别举例说明。

10. 为什么冬天穿羽绒服会感觉很暖和？

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答案和解析

1. Q = cmΔT = 0.46 kJ/(kg·℃) × 2kg × (120℃ - 20℃) = 92 kJ

2. 根据热平衡方程：Q吸 = Q放，可得：
m₁c(t - t₁) = m₂c(t₂ - t)
因为 m₁ = m₂， c 为水的比热容，所以最终温度：
t = (t₁ + t₂)/2 = (80℃ + 20℃)/2 = 50℃

3. ΔL = αL₀ΔT = 1.7×10⁻⁵/℃ × 0.5m × (120℃ - 20℃) = 0.00085m = 0.85mm

4. 根据理想气体状态方程：
P₁/T₁ = P₂/T₂
注意温度需要转换为开尔文(K)：
T₁ = 27℃ + 273.15 = 300.15 K
T₂ = 127℃ + 273.15 = 400.15 K
所以：
P₂ = P₁ × T₂ / T₁ = 1 atm × 400.15 K / 300.15 K ≈ 1.33 atm

5. 金属的导热性比木材好得多。当手接触金属门把手时，热量迅速从手传导到金属，手感觉凉；而木材导热性差，热量传递慢，所以感觉不那么凉。

6. Q = cmΔT + mL = 2.1kJ/(kg·℃) × 0.5kg × (0℃ - (-10℃)) + 3.36×10⁵J/kg × 0.5kg = 178.5 kJ

7. 高山上气压低，水的沸点低于100℃。使用高压锅可以增加锅内气压，从而提高水的沸点，使食物更容易煮熟。

8. Q = mL = 2.26×10⁶ J/kg × 1kg = 2.26×10⁶ J

9. * 传导: 热量通过直接接触传递，例如用火加热铁棒。
    * 对流: 热量通过流体的流动传递，例如用热水壶烧水。
    * 辐射: 热量以电磁波的形式传递，例如太阳辐射。

10. 羽绒服中的羽绒纤维蓬松，可以储存大量空气。空气是热的不良导体，可以有效地阻止热量从人体散失到外界，因此感觉很暖和.