【高分求助】【物理】冰水混合和水水混合的问题。（内详）

Question

【注】本人高分求助就是为了寻求解题的过程、思路以及技巧，只想给答案赚分的麻烦您按下Ctrl+W，谢谢合作。

Q1：将100g 0℃的 冰 投入100g 50℃的 水 中，混合时与外界无热量交换，达到平衡后的温度是多少？（1979年的高考物理给的答案是0℃，为什么？）

Q2: 将100g 0℃的 水 倒入100g 50℃的 水 中，混合时与外界无热量交换，达到平衡后的温度是多少？（我查了百度知道很多人给的是对半分25℃，这样对吗，又为什么？）

Q3：将100g 0℃的 冰 投入100g 100℃的 水 中，混合时与外界无热量交换，达到平衡后的温度是多少？（如果Q1的原因是因为冰融化吸热那么如果换成100℃还会是0℃吗？）

Q4：将100g 0℃的 冰 投入200g 50℃的 水 中，混合时与外界无热量交换，达到平衡后的温度是多少？（如果是200g会不会和Q1的答案不一样呢？）

拜托各位物理大神们帮帮忙，小弟不胜感激，纠结了我一早上了。。。T_T..

Answer 1

冰的熔化热3.35×10^5J/kg，水的比热4.2×10^3J/kg*℃
如果冰不是0℃还要根据冰的比热2.1×10^3J/kg*℃ 推出冰由0℃以下升到0℃要吸收的热
0℃100g的冰化成0℃100g水按冰的熔化热算出冰要吸收多少J的热，再根据水的比热算出100g的水从50℃降到0℃要放出多少热 然后以对比 放出和吸收的热 相减的差值除以总质量再除以水的比热就能得出上升的温度 （如果放出的热-吸收的热<=0就不用算了一定是0℃）
解Q1:Q(冰吸)=3.35×10^5J/kg×0.1kg=3.35×10^4J Q(水放)=0.1kg×(50-0)℃×4.2×10^3J/kg*℃=2.1×10^4J 所以Q(水放)-Q(冰吸)=-1.25×10^4J<=0 后面就不用算了这两者混合达平衡一定还是0℃

Q2:Q(水放)=0.1kg×(50-0)℃×4.2×10^3J/kg*℃=2.1×10^4J
Q(水放)/[(0.1kg+0.1kg)×4.2×10^3J/kg*℃]=25℃

Q3:Q(冰吸)=3.35×10^5J/kg×0.1kg=3.35×10^4J Q(水放)=0.1kg×(100-0)℃×4.2×10^3J/kg*℃=4.2×10^4J 所以Q(水放)-Q(冰吸)/[(0.1kg+0.1kg)×4.2×10^3J/kg*℃]=8.5×10^3/8.4×10^2（℃）=10℃

Q4:Q(冰吸)=3.35×10^5J/kg×0.1kg=3.35×10^4J Q(水放)=0.2kg×(50-0)℃×4.2×10^3J/kg*℃=4.2×10^4J 所以Q(水放)-Q(冰吸)=8.5×10^3J
所以Q(水放)-Q(冰吸)/[(0.1kg+0.2kg)×4.2×10^3J/kg*℃]=6.746℃

Answer 2

其实这些问题的关键在于0℃的冰和0℃的水是不一样的，因为 二者的状态不一样，这就涉及到物态中有一个参数叫相变潜热。
水的相变潜热为335KJ/Kg=335J/g，也就是说1g冰熔化成1g水需要吸热335J
因此对于
Q1:100g 0℃冰熔化为0℃水吸热33500J，而100g 50℃水降到0℃放热为4.2×100×50=21000J，显然吸热量比放热量大，就说明冰还没有完全熔化水就降到0℃了，而温度相同了就没有热传递了，最后得到的就是冰水混合物，温度为0℃。
而对于
Q2：因为都是水，不存在潜热的问题，直接用比热就可以计算了，因此是25℃。
其他的两问也是一样，涉及到物态变化必须要把潜热考虑进去。不能直接用比热公式计算。
Q3：冰要吸取的热量为33500J，水提供的热量为4.2×100×100=42000>33500，说明水提供的热量有富余，可以使冰完全熔化成0℃的水，还有部分热量使其温度再升高。
33500÷100÷4.2≈79.76g，也即是说，79.76g 100℃的水降温到0℃放出的热量可以使100g 0℃的冰完全融化成0℃的水，那么现在0℃的水就有179.76g，而100℃的水还有20.24g
列方程：4.2×179.76×t=4.2×20.24×（100-t）解出来就是最后混合水的温度了。

Answer 3

Q1：物理学上定义，一个标准大气压下，稳定的冰水混合物的温度为0摄氏度。零摄氏度的话，从物理学角度：可以出现冰、水、冰水混合物三种状态。（化学上不认为冰水是混合物）
制热量单位为Kcal，使1公斤的水，升高摄氏1度C所需的热量为1Kcal，冰的融解热为79.63Kcal，算下来的话100g 50度的水变成0度放出5Kcal，小于7.963，所以是稳定的冰水混合物。
Q2：对的，因为是0度的水，不是冰。
以上是我的想法，可能不对，如果你觉得有道理，可以自己算后面两道题了。祝你好运！

Answer 4

Q1：
冰的热解热377J/g。水的比热4.2J/g。
100g冰化成水要吸热：337*100=37700J
100g水50°降温到0度，要放热100*4.2*50=21000J /热量Q=mc（t0-t）/
所以即使水降温到0度，也只能溶解部分冰，最后还是冰水混合物，0度。
或根据热量平衡：（吸热=放热）
337*100+100*4.2*t=100*4.2*（50-t）
得t=-15.12，显然不可能，所以最后是零度。
Q2：
热量Q=mc（t0-t）即 热量=质量*比热*温差。
对，放热=吸热，都是水比热一样，质量一样，温度上升与下降一样才能平衡。
或根据热量平衡：
100*4.2*t=100*4.2*（50-t）
得t=25。
Q3：
根据热量平衡：
337*100+100*4.2*t=100*4.2*（100-t）
得t=5.12℃。
Q4：
根据热量平衡：
337*100+100*4.2*t=200*4.2*（50-t）
得t=3.41℃，显然不是零度了。追问

您好，如果不知道337这个值怎么办呢，有其他途径么。毕竟Q1这道题是直接以选择题出现在高考中的，这些数据并没有给出，能用其他方法定性判断或者定量计算么？（当时的Q1选项分别是0℃，25℃，4℃，-15℃）

追答

这是常识。冰的熔解热80卡/g。
80*4.2=336J。精确为337。

追问

为什么很多人说是335（包括百度百科）。这个在书上有准确的值吗？

追答

是吗，可能我记的不准了。
我是88年高中毕业的，那时候就记得80卡/g。卡和J是4.2倍的换算。好像大1。也可能是小1，记错了。
抱歉了，不过解题思路是对的。
我一直用336这个数。http://zhidao.baidu.com/question/298649077.html?an=0&si=8。
看来我要仔细查查了。谢谢你。

本回答被提问者采纳

Answer 5

回答:Q1:冰和水是不一样的，100克50度的水的热能刚好能熔化100克0度的冰。
Q2:水有固定的比热容，而水的热能又与质量有关(温度也有关)，尽管不同温度的水密度不一样，它们的能量差值是与一定的(因为质量相等)所以在不与外界交热的情况下(理想状态，实际不可能)，混合后是25度。
Q3:由Q1可知100克100度的水比100克50度的水热能高，所以混合后温度不是0度的水，而是25度的水(连Q1、Q2)。
Q4:这200克可分成两个一百克，第一份100克50度的水刚好与100克0度的冰熔成200克的水，而第二份则是与200克0度的水相交热的问题了，最后将会混合成300克25度以下的水！要给分啊，好麻烦的！