一升100℃的水裡倒入一升0℃的水,得到的是不是兩升50℃的水?為什麼?

魏龍水


這個問題表面上很簡單,其實不然。不同階段的學生,由於所學知識的不同,本題就會產生不同的計算結果。

由於物理知識是從初中二年級才開始學的,因此可以認為初中一年級(包括初中一年級)以前的學生,理論上並不懂得有關水方面的物理知識;如果非要說懂,也就是簡單的常識性的物理知識。

在很多人眼裡,水的密度是一成不變的,其實這是錯誤的。下表就是水在不同溫度下的密度:


從上表可以查到,0攝氏度的水,密度是999.840克/立方分米;100攝氏度的水,密度是:958.345克/立方分米;50攝氏度的水,密度是988.030克/立方分米。

①初中一年級(含)以前的學生正確的計算結果是:

1升100℃的水裡倒入1升0℃的水後,當然得到的就是2升50℃的水。

②初中二年級的學生,正確的計算結果是:

999.840+958.345=1958.185(克),1958.185÷988.030≈1.9819(立方分米)=1.9819升。

結論:1升100℃的水裡倒入1升0℃的水後,可得到1.9819升50℃的水。

③學生到了初中三年級以後,因為已經學到了能量守恆定律,所以,這個實驗既要考慮密度的變化所帶來的影響,也要考慮能量守恆定律的作用,計算起來就比較麻煩了。

A.先根據能量守恆定律求出兩種水混合後的溫度:958.345×100÷1958.185≈48.94(℃);

B.從上表查出水溫為48.94℃時,水的密度為988.479克/立方分米;

C.最後計算出混合後水的體積:1958.185÷988.479≈1.981(立方分米)=1.981升。

因此,最終的、也是最正確的答案是:

1升100℃的水裡倒入1升0℃的水後,得到混合後水的體積大約是1.981升,溫度大約是48.94℃。


感動時代


一群槓精!不過我是國家二級抬槓運動員!

0度水的密度0.9998,100度是0.9584。



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不會是50°C 2升水。這裡涉及兩個物理學概念:水的熱膨脹係數和水的比熱。水的熱膨脹係數隨著溫度變化而變化,不是一個恆定的值,水從0°升到3.98°C體積是在變小的,繼續升高體積又變大,這個變化與溫度之間不是同比例。所以一定質量的水,0°,50°,100°,體積不一樣。兩個不同溫度的1升水,加一起溫度都發生變化,體積不再是兩個1升的和。由於1升0°水和1升100°水熱膨脹係數不一樣,同樣體積水其質量是體積是不一樣的,水的比熱的常數,同樣質量的水升高或降低相同的溫度,其吸收或釋放的熱量是一樣的,但0°1升水和100°1升質量不一樣,到50°時候吸收的熱量和釋放的熱量是不相等的。所以混合以後水的溫度肯定不是50°。這裡多說一句,水是自然界最奇妙的物質,它在3.98°的時候密度最大,所以不論多冷的冬天,水深的河底部的水都是3.98°不會結冰,那裡是魚類的庇護所,同樣,不論多熱的夏天,一定深度的水庫底層的水溫都是在4°附近,那裡是冷水魚的天堂。千島湖底部的水夏天可以供應冷氣就是這個原因。


跟我學栽一盆桃


看了那麼多答案,我覺得我的答案最深入人心!:差不多50℃左右!


歌皮哈特


這個題是問小學生?還中學生,還是大學生?不同的學習深度,答案不一樣。小學生不考慮密度,答案正確。初中生要考慮密度,答案不正確。高中生要考慮零度水的熱容比,所以答案不定。大學生考慮混合後體積以及上述變化,答案不確定。


簡單如一15


老話說的好:冷水難燒,同質量100度的水兌進0度的水中絕對不是50度,應該是30幾度而已。


鐵樹結果


對於日常生活來講,不需要太精細的計算的話,大致是這樣的情況。簡單來說,把1升100攝氏度的水,倒入1升零度的水中,得到的接近50攝氏度的水。

有人會問,零度時水不都變成冰了嗎? 這裡,在1個標準大氣壓下,一般把冰水混合物的溫度定為0攝氏度。因此,存在著零度的水,也存在有零度的冰,但想要把零度的水變成零度的冰,就要繼續釋放熱量才行。


但如果作為中學物理裡的計算題,我們就需要考慮一些細節了。首先要考慮成理想的隔熱容器中,忽略和外界的熱量交換,還要忽略掉過程中的水汽蒸發。假設混合後溫度為t0, 計算物體降溫釋放熱量的公式是Q放熱=cm (t0 - t), 而低溫的水升高溫度到t0, 水吸收的熱量是Q吸熱= cm (t-t0)。在本理想體系中Q吸熱=Q放熱,其中比熱c和m是個變量。

通過以上公式我們就可以對混合後的溫度t0進行計算,這裡零度的水密度為0.9998, 而100攝氏度水的密度為0.9584,當考慮c不變時,可以計算得到混合溫度為48.943攝氏度,稍低於50度。

其實較真起來,水的比熱容c隨著溫度也略有變化,例如常壓下,0攝氏度水的比熱容是4.216,而100度時水的比熱容為4.212。考慮到是理想狀態的各種忽略,一般就大致如上計算了。


量子實驗室


不是,就算不考慮外界因素的理想狀態下也不是。

第一,不是兩升,因為水和冰的密度不同,一升冰融化後是沒有一升水的,所以總體積小於兩升。

第二,不是50度,有兩個原因:一是他們的同等狀態下實際體積不相等,所以他們的能量並不能平均分配。二是狀態轉換會有能量的變化,冰融化成水需要消耗能量,最所以最後整體的溫度會小於50度


太陽愛上月亮


很簡單!一隻溫度計,一升一百度的水,一升0度的水,對一起,用溫度計攪勻了看刻度,一個個算的津津有味的,費勁不?


輝光炫彩


一群理論派,題主直接用兩杯水混合完測下溫度不就知道了,實踐出真知


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