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冰水混合物的温度与“温速”

2018-04-21

数理化解题研究 2018年8期

白 净

(北京四中呼和浩特分校 010010)

在中学教材中,沿用“冰水混合物的温度为0℃”[1].认为冰的熔点和水的凝固点相同,所以二者混合后温度保持0℃.实际中是否完全是这种情况呢?冰水混合物的温度为0℃有什么限制条件?

一、试验方案

考虑环境条件和外界能量变化等因素,共设计4组试验.

试验1:预制冰水混合物始终处于一个大气压、0℃环境,无能量输入;

试验2:预制冰水混合物置于一个大气压、25℃室温环境条件下,静置3小时,无其它热源加热;

试验3:预制冰水混合物置于一个大气压、25℃室温环境条件下,并通过热源给预制冰水混合物快速加热;

试验4:预制冰水混合物置于一个大气压、环境温度为-10℃的条件下,静置3小时,无能量输入.在试验过程中,每隔1分钟测读一次冰水混合物温度,直至温度不再发生变化.

二、试验结果

试验发现,试验1中冰水混合物的温度始终为0℃;

试验2中冰水混合物中的冰缓慢发生融化,冰水混合物的温度会稍有升高,升高程度较小;

试验3中冰水混合物中的冰迅速融化,同时冰水混合物的温度也迅速升高且升高程度较大;

试验4中冰水混合物的温度由0℃缓慢降低,降低幅度不大,最终凝结成冰.

试验2~试验4表明,一个大气压下,冰水混合物的温度并非总为0℃,可能高于或低于0℃,其大小受环境温度及外界能量输入快慢影响.对比试验2试验3,在环境温度一定的情况下,外界能量输入越快,冰水混合物温度越高,也就是说“温速”越大,升温越高.所谓温速(x),是指……

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