作者bestshaklee (認真.努力...平常心^^)
站內CS_TEACHER
標題Re: [請益] 國二熱平衡的問題
時間Wed Dec 28 20:47:33 2011
前言恕刪~
以下是我的教法~希望大家可以交流一下:)
如果有更簡單易懂的教法,也希望各位能不吝指教
題目如下:
將均為20g,25度c的鋁,銅,鐵三球,置於正在沸騰的水中並繼續加熱,
經一段時間後,溫度均停留在100度C,
已知鋁,銅,鐵的比熱分別為0.217,0.093,0.113cal/g-度c
H=ms*deltaT,三者質量相同,deltaT相同(三者均由25度到100度)
所以,吸收的熱量 與 比熱大小 成 正比
S:Al>Fe>Cu , H:Al>Fe>Cu 也就是說~
質量相同的三球,要達到相同的末溫,比熱大的鋁需要吸收更多熱量
自沸水中取出三球,分別放入三個裝有等質量且同為20度c水的紙杯中,
則各自達成熱平衡時,何者溫度最低?
接著~將100度C的三球各丟入同質量同初溫的水中,
高溫的金屬球會放熱,低溫的水會吸熱讓溫度增加
第一杯水:H(鋁)=m(水)*s(水)*(末溫-20)
第二杯水:H(銅)=m(水)*s(水)*(末溫-20)
第三杯水:H(鋁)=m(水)*s(水)*(末溫-20)
右方的式子中,m.s均相同,固可知:熱量與溫度變化成正比
因此,放熱少的金屬Cu溫度變化小,因此末溫低
很多參考解答都寫:因為銅比熱最小,溫度易升降,所以其平衡溫度會最低
但就我所知:
比熱小的物質溫度易升降是因為 H = msT 中, H與m一定, 所以s與T會成反比
反觀這一題 根本無法確定這三個金屬所放出熱量H是否固定
在只有質量m固定的情況下 要怎麼判斷溫差T的大小呢?
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.25.160
1F：推 zealeliot:要實際計算下 末溫分子分母都出現比熱 但還是可以判斷 12/21 02:09
2F：→ zealeliot:比熱小的末溫還是最低 後面用到些數學工具 12/21 02:10
3F：推 b600271zxc:H吸熱=msT = H放熱=msT 寫出來還是可以比的 12/21 02:26
4F：推 wayc:我想大不了水的質量隨便帶一個值..要比還是可以比.. 12/21 02:28
5F：推 b600271zxc:代20很好算 12/21 02:28
6F：推 prester:同質量的條件下 12/21 03:46
7F：→ prester:比熱大的物質，溫度難升難降；比熱小的物質，溫度易升易降 12/21 03:46
8F：→ prester:而比熱 ： 鋁 > 鐵 > 銅 12/21 03:47
9F：→ prester:降溫量： 鋁 < 鐵 < 銅 12/21 03:48
10F：→ prester:銅降溫最多，所以平衡溫度最低，當然用算的最直接，請指教 12/21 03:49
11F：推 buttercrab:我是這樣教學生的 思考上負擔較輕 就是把ms相乘 12/21 10:33
12F：→ buttercrab:就可以把它當成一杯水來看 小杯熱水倒進冷水 較低溫 12/21 10:34
13F：→ buttercrab:只是把高中的熱容量引入 我還幫它取名為水當量 12/21 10:35
14F：→ Jason1222:我有遇過其他老師的講法同prester的說法, 12/21 11:11
15F：→ Jason1222:但我當時在意的點是 在三者H不確定的情況下 12/21 11:12
16F：→ Jason1222:由比熱大小去判斷溫度變化的高低 似乎不太合理 12/21 11:13
17F：推 Terminator99:你是112理工科系的嗎？ 12/21 11:16
18F：推 fromolive:搭配圖解，這類型的題目會很有系統地解決喔 12/21 12:41
19F：→ fromolive:剛好昨天台中自然團的研討會，也有討論到這個 12/21 12:41
20F：→ fromolive:晚點再po上來 12/21 12:41
21F：→ youngstory:這種題目都算是有瑕疵的題目吧 12/21 12:46
22F：→ olaf242:熱平衡溫度最低表示該杯水的溫度上升最少,吸熱最少 12/22 01:06
23F：→ olaf242:且表示該杯金屬的溫度下降最多,但又得放熱少,選比熱大矛盾 12/22 01:08
24F：推 olaf242:雖然H不固定,但可以知題目要的H最小,但ΔT大,可推得比熱小 12/22 01:27
25F：→ Jason1222:嗯嗯我瞭解了 謝謝~ 12/22 01:38
26F：→ ptrpan:找112理工科系的有什麼差別嗎？NTUME也很普通啊 12/22 14:48
27F：→ ptrpan:而且這個題目是並沒有什麼瑕疵的 12/22 14:49
28F：→ ching55835:這主要是考熱傳速率的觀念吧 比熱越大不易傳熱 12/23 22:25
29F：→ ching55835:銅比熱最小 在這三種東西中熱傳導速率最快 12/23 22:26
30F：→ ching55835:熱傳導速率快 溫度降的最快 算是觀念題 12/23 22:27
※ 編輯: bestshaklee 來自: 114.32.184.86 (12/28 20:52)
31F：推 XINGUAN:我是請學生用想的，水跟金屬兩者，金屬放出熱給水吸收。 12/28 22:18
32F：→ XINGUAN:先假設三種金屬都降一度好了，比熱大的金屬放一度，放出 12/28 22:19
33F：→ XINGUAN:熱量就比較多，讓水上升的溫度也比較多。 12/28 22:19
34F：→ XINGUAN:以這種法則下去看，比熱大的自然不需下降太多度，就可以 12/28 22:20
35F：→ XINGUAN:讓水和金屬達到平衡了!! 拙見僅供參考。 12/28 22:20
36F：推 XINGUAN:回樓上ch大，比熱跟傳導基本上應該沒有直接的關係吧。 12/28 22:23
37F：推 Joeripper:導熱速率跟比熱沒有關係喔!!!@@" 12/29 00:36
38F：推 ckWade:我完全同意XINGUAN的看法，比熱只看公式會有點抽像 12/30 16:24
39F：→ ckWade:用講解跟思考來引導，遇到其他變化的題目學生比較能反應 12/30 16:24
40F：推 sky19831105:贊同XINGUAN的方法，我也是教學生這方法..用想的 01/24 21:25