U6.3 · 热传递与热平衡练习题 · Heat Transfer and Thermal Equilibrium
- 1单选
把一块热铁放进冷水中。从粒子的角度看，热量是怎样传递的？
解析温度反映粒子的平均动能。铁原子振动得快，在界面上和慢的水分子碰撞时把一部分动能传过去；水分子变快、铁原子变慢，直到平均动能（温度）相同，达到热平衡。达到平衡时两边的温度相同，含有的能量并不一定相等。
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- 2填空
把 90.0 °C 的 25.0 g 金戒指放进隔热杯中 18.0 °C 的 30.0 g 乙醇里。比热容：金 0.129 J/(g·°C)，乙醇 2.38 J/(g·°C)。求最终温度。
°C解析金放出的热量 = 乙醇吸收的热量：3.225(90.0 − T) = 71.4(T − 18.0)，解得 T = 21.1 °C。金的 m·c 只有 3.225 J/°C，乙醇是 71.4 J/°C，所以金戒指降温 68.9 °C，乙醇只升温 3.1 °C。
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- 3单选
把一块热金属放进隔热杯中的冷水里。达到热平衡后，金属和水的哪一项一定相同？
- 4填空
一块 45.0 g 的铜块在烘箱中加热后，迅速放入隔热杯中 21.0 °C 的 75.0 g 水里，最终温度为 25.6 °C。比热容：铜 0.385 J/(g·°C)，水 4.18 J/(g·°C)。求铜块放入水中前的温度。
°C解析水吸收的热量：75.0 × 4.18 × (25.6 − 21.0) = 1442 J，等于铜放出的热量。铜的降温 = 1442 ÷ (45.0 × 0.385) = 83.2 °C，所以起始温度 = 25.6 + 83.2 = 108.8 °C。
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- 5单选
把 100 g 热铁块放进隔热杯中 100 g 冷水里。达到热平衡时，铁块的温度变化比水大得多，主要原因是？
解析隔热时 q放 = q吸，ΔT = q ÷ (m·c)。铁的 m·c = 100 × 0.449 = 44.9 J/°C，水是 418 J/°C，大约 9 倍，所以铁的温度变化大约是水的 9 倍。导热快慢只影响多快达到平衡，不影响最终温度；两者质量相同。
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- 6单选
把 50.0 g、90.0 °C 的铝块放进 100.0 g、20.0 °C 的水里（绝热容器），两者的温度随时间变化如下。水的温度变化比铝小得多，最好的解释是？
解析两条曲线最后在约 26.8 °C 汇合（热平衡）。铝降了 63.2 °C，水升了 6.8 °C。绝热时铝放出的热量 = 水吸收的热量：50.0 × 0.897 × 63.2 ≈ 100.0 × 4.18 × 6.8 ≈ 2835 J。水的热容 418 J/°C 是铝（44.9 J/°C）的约 9 倍，同样的热量只让它升高约 1/9 的温度。热量从高温的铝流向水。