如果不考虑水与外界的热交换,理想情况下确实可以换成两个50℃的水,可以用比热容公式计算。因为在常压下,水每公斤上升1度所需的热量是1千卡,是常数,是线性的。相同质量的0度水和100度水混合后的算术平均值为50度。请关注:荣记点火器

当两个冷热程度不同的物体相互接触时,热的物体变冷,冷的物体变热。假设外界对这两个物体组成的系统既不做功也不导热,直到最后两个物体达到各处冷热程度一致的状态。

不同温度的水之间的传热是热能通过分子的随机热运动进行的定向传递,0℃的水和100℃的水都保持液态,等质量的0℃的水和100℃的水体积大致相等。

仅从能量的角度来看是可行的。水的比热容是4.2 * 10 ^ 3j/kg·C,也就是说一公斤水上升1度C需要的能量是4.2 * 10 ^ 3j,同样,温度降低也会释放出这么多能量。如果不考虑向外界释放的能量和分子间的热运动,两杯水之和就是50度。但在现实中,是没有办法实现的。所有的现象从微观方面看都不是那么简单,就像牛顿三定律只适用于宏观物理一样。也有很多回答者说从8度的冰变成0度的水需要吸能,但问题是关于0度的液态水,所以不需要考虑从固体到液体的吸能过程。

答:理想情况下,不考虑热量损失,略低于50℃就变成两吨水了;如果有热量损失,肯定达不到50℃!

1.在中学生算法的标准大气压中:在精度不高的情况下,对于不饱和水(0 ~ 100之间的液态水),理想比热容可近似视为常数C = 4.2 kJ/kg·k;

比热容:单位质量的物质在不发生相变的情况下,温度变化1度时吸收或释放的能量。

水的理想比热容已经确定。1 kg液态水每变化一度,能量变化为4.2 kJ。

所以根据能量守恒,很容易得出结论,100℃的一吨水和0℃的一吨未冻水,在不考虑能量损失的情况下,倒在一起就变成了50℃的两吨水!

这也是中学生的标准答案。

二是工程算法,但在实际过程中,不同温度下液态水的比热容是不一样的,仍然处于非线性关系。

例如,在标准大气压下:0℃,水的比热容为4.217 kJ/kg·k;20℃时,水的比热容为4.182 kJ/kg·k,使得上述解有误差。

我们也可以计算,但是需要引入一个工程上的重要概念——焓。

水的焓定义为以0℃的液态水为基准,然后将0℃的水加热到另一个温度时所吸收的能量,称为该温度下水的焓(单位:KJ/kg)。

焓值是工程数据,经验公式很复杂,一般通过查询得到。下面是我通过相关软件查询到的水的焓值:

1.根据定义,水在0℃时,h(0)= 0.00;

2.50℃的水,h(50)= 209.41 kJ/kg;

3.99.9℃时的水,h(99.9)= 418.68 kJ/kg;

4.100℃时的水,h(100)= 2675.77 kJ/kg;

有些人会注意到为什么99.9℃和100℃差别这么大?

那是因为软件给出的100℃指的是已经气态的水蒸气,其中液态水被汽化成水蒸气,具有非常大的汽化潜热,为2257 kJ/kg。我们可以只用99.9℃的焓。

根据能量守恒可知,0℃的1kg水和100℃的1kg水的能量平均后,H(平均值)=(0+418.68)/2=209.34KJ/kg。

水在50℃时的焓(209.41)略低于水在50℃时的焓,所以一吨100℃的水和一吨0℃未冻的水,在不考虑能量损失的情况下,倒在一起会变成略低于50℃的水。差别几乎可以忽略不计!

当然,实际过程中,能量损失是无法避免的,所以肯定会低于50℃!

好吧!我的回答到此为止。喜欢我们回答的读者,记得点击关注我们——Eber Smith!

【本文标题和链接】:两吨水(一吨100℃的水和一吨0℃未结冰的水倒在一起,会变成两吨50℃的水吗?