中4物理科既數!!!20分..唔該幫幫手!!急要交!!

有兩個常數必須用到的:
. 水的 比熱容量 = 4200J kg^-1 ℃^-1
. 冰的 熔解比潛熱(specific latent heat of fusion of ice ) = 334000J kg^-1


1.把質量為0.5kg.溫度為25%的水放進電冰箱裡.水在8分鐘後轉變為0度的冰,試計算水釋放能量的平均率~


在8分鐘內,
25度的水首先變成0度的水再變成0度的冰,


25度水變0度水的能量輸出

= m x c x (溫度差)


= 0.5 x 4200 x (25 - 0)


= 52500 J


0度水變0度冰的能量輸出

= 0.5 x (334000)

= 167000J


總共釋放能量

= 52500 + 167000

= 219500 J



平均率

= 219500 J / 8分鐘

= 219500 J / 480 秒

= 457.292 J/s



2.把一個600W的電器浸沒在一杯0度的碎冰內,己知碎冰的質量為0.8kg,試估計需要多少時間才能把碎冰完全浴解,並指出在計算過程中所作的假設~


由0度冰變成0度水,
需要能量

= 0.8 x 334000

= 267200 J

而600W的電器每秒放出600J,

所以,
所需時間

= 267200 / 600 s

= 445.3 s

當中的假設沒有任何能量消耗,例如電器本身或空氣



3.一個7kg的器皿內載有16kg的雜果賓治,己知雜果賓治的最初溫度為25度,現把2.5kg的冰加入雜果賓治中.冰和雜果賓治的混合物的最後溫度為多少?假設所有冰完全熔解.

假設雜果賓治的比熱容量 = 水的比熱容量

2.5kg的冰溶解需要能量

= 2.5 x 334000

= 835000

設最後溫度是 T,

(水)能量釋放 = 能量接收 (包括 溶解0度冰變0度水 + 0度水變T度水)

16 x 4200 x (25 - T) = 83500 + 2.5 x 4200 (T - 0)

67200 x (25- T) = 83500 + 10500T

1680000 - 67200T = 83500 + 10500T

1596500 = 77700T

T = 20.547

最後溫度 = 20.547 度

Q1
mass:0.5kg
T:25 to 0C
time: 8min
c: 4200J/kg
l: 334000J/kg

total energy
=heat capacity+ latent heat
=4200X0.5X(25-0)+ 334000X0.5
=52500+ 167000
=219500J

realease of energy per time(second)
219500/8/60
=457.2917J/s

Q2
mass:0.8kg

t:0 to 0C

power: 600W=600J/s

c: 4200J/kg

l: 334000J/kg

assume 0C ice become to 0C water

total energy
=latent heat
=334000X0.8
=267200J

time of heating
=total energy/energy of heater
=267200/600
=445.3S
=74m13.3s

Q3
assume:
the specific heat capacity of fruit punch= specific heat capacity of water
the weight of Vessel not equal the volume of vessel

fruit punch
mass:16kg


t: 25 C
c: 4200J/kg



ice
mass:2.5kg

T: 0C

c: 4200J/kg

l: 334000J/kg

heat capacity of fruit punch=heat capacity of ice

4200X16X(25-T)=334000X2.5+4200X2.5X(T-0)
67200T=835000+10500T
67200T-10500T=835000
56700T=835000
T=14.73 C