熱學問題~唔該請解題有20分

系統 A 的溫度比 系統 B 的溫度高. 當兩個系統接觸是, 熱能由系統 A 傳送到系統 B 直致兩個系統的能量相同. 以下那個情況是正確:

1) 系統 A 的內能 "絕對" 下降 , 系統 B 的內能 "絕對" 上升

2) 系統 A 的溫度 "絕對" 下降 , 系統 B 的溫度 "絕對" 上升

3) 最後系統 A 和 B 的溫度 "絕對" 相同 .

答案是 (1) 和 (3).

解釋前我提個假設 :
系統 B 是燃油 1 kg 重, 絕對壓力 1 bar, 溫度是 80(C), Specific Heat energy at constant pressure (Cp 如下) : 1.5 KJ/Kg./K
系統 A 是蒸汽 , 重量未知, 絕對壓力 2 bar, 溫度 120度(C), Saturated steam , Specific enthalpy (h 如下) : 2707 KJ/kg (查Steam table)

正確情況解釋:

1) 兩個System 的溫度不同 , 內在熱量有高低, 熱能會由高的系統傳送到低的系統. 熱能高的系統傳送熱能給低的系統所以減少 , 熱能低的系統給高的系統接收熱能能量所以增加.

3)這個唔一定, 但問題 "until thermo-equilibrium " 的 Thermo 可以解釋熱量的同時, 也可以解為溫度 . 所以這情況是對的.

錯誤情況解釋:

2) 某情況上是對的, 但唔是 "絕對". 因為有個情況是能量上升或下降但溫度沒有改變. 這情況會發生是形態轉變如 冰變水, 水變蒸汽時, 所需能量叫 latent heat (潛熱). 用我給的假設來解釋來理解 (這是我工作需要的應用, 情況似問題情況)

如果燃油需要加熱到 120度, 需要的能量是:

E = m * Cp * (T2-T1) = 1 * 1.5 * (120-80) = 60 Kj

蒸汽釋放的能量 :
由於燃油需要的溫度是 120 度 , 所有蒸汽只能由 saturated steam 轉換成 saturated water
H of 2 bar saturated water = 505 KJ/Kg (查 Steam table)

E = m * (h2-h1) = 1 * (2707-505) = 2202 KJ (1 kg steam 就會釋放 2202 KJ 的能量)

接收能量 = 釋放能量. (唔是這題需要)
60 = m * 2202
m = 0.027 Kg = 27g
(如這情況需要 27g 2bar saturated steam 去加熱燃油到 120 度)

三個情況來說只有第一是任何情況都是對的 , 第二都第三都看情況/題目來判斷. 如題目是兩個系統接觸達到熱量/溫度相同, 這情況第三就是對的.

但溫度是唔是”絕對”改變, 這就唔一定. 如我假設的情況就可以達到題目的效果, 但其中一個系度的溫度就沒有改變, 所以溫度唔一定”絕對”會改變的.

P.S 給你一點忠告, 考試的題目其實唔是太困難, 只是好多問題都同文字有關係, 所以睇題目時要小心點, 如這題的 “must”.

2009-08-24 17:05:29 補充：
修正第三點 , 第三點係任何情況下都會是溫度會上升或下降直致相同

物體A和B互相接觸(A比B的溫度高)。熱由A轉移到B直至它們的熱達至相同。

1)A的內能一定會下降而B會上升
2)A的溫度一定會下降而B會上升
3)A的最後溫度一定與B的最後溫度相等

Ans: c

內能包括熱能&勢能...熱=物體平均溫度
當2個溫度不同的物體接觸,熱能會由溫度較高既物體轉到溫度較低的物體。直至溫度相同。所以2),3)正確。
而勢能亦可能有所改變,所以內能不一定會與熱能成正比。所以1不正確