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一升100度的开水,怎么办?

更新时间:2023-11-15 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

假如如今你很渴,但身边只有一升0度的冷水和一升100度的沸水,如何办?将两升水兑在一起,是不是就能得到两升可以喝的50度的水了?vSu物理好资源网(原物理ok网)

其实不是,首先,50度的水也是入不了口的,别说50度,就是40度,入口也有点烫,并且喝烫水对于气管和胃都不太友好。其次,我们所得到的水并不是两升。第三,兑在一起的水也并不是50度。vSu物理好资源网(原物理ok网)

这是不是有些违反常识呢?由于在常识中,我们会将这个问题看做是一个简单的物理问题,而物理问题一般是理想化的。但在现实中,这是一个数学问题,所以必须综合考虑几个诱因,第一就是水的密度,第二是水的比热容。水的密度不是1000g/L吗?是的,但这是数学老师告诉我们的数据,之所以使用这样一个固定的数据,是为了在考试的时侯愈加便捷,否则出题者就要明晰写出水的体温,这就有些过分麻烦了。vSu物理好资源网(原物理ok网)

在现实之中,水的密度是不断变化的,在3.98摄氏度的时侯水的密度和温度的关系,水的密度是最大的,而随着温度的不断下降,密度会渐渐减少。vSu物理好资源网(原物理ok网)

为何体温对于水的密度会有影响呢?这就要从室温的本质说起了。哪些是气温呢?气温就是运动。世界上的一切物质都是由分子和原子所构成的,而分子和原子时时刻刻都处于运动之中,虽然是一块看上去纹丝不动的石头,它内部的分子也没有一刻停息,区别只在于运动的快慢而已。vSu物理好资源网(原物理ok网)

物质内部的分子运动速率越快,这么这个物质的湿度就越高,反之运动速率越慢,物质所呈现下来的气温就越低,假若一个物质内部的分子完全静止,这么这个物质都会呈现为绝对零度,也就是零下273.15摄氏度。vSu物理好资源网(原物理ok网)

室温越高,物质内部的分子运动速率就越快,而水是由水份子所组成的,气温越高,水份子的运动速率就越快,而运动速率越快,分子之间的缝隙就越大,所以密度也就越低,因而随着气温的下降,水的密度都会增长。vSu物理好资源网(原物理ok网)

所以在相同质量下,气温越高的水,容积就越大。既然这么,为何体温更低的冰比水的容积更大呢?这就是另外一个问题了,由于水结冰时,分子会缔合在一起产生一个巨大的缔合分子,而冰中的水份子结构是每一个氧原子都有四个氢原子作为邻近的多面体结构,这样一种敞开式的结构促使缝隙减小,所以冰相比水而言,容积自然也就更大了。不过我们无需考虑冰的问题,这儿所说的只是0摄氏度的水。在你的印象中,0摄氏度代表着冷水混和物,但实际上既有0度的冰,也有0度的水。vSu物理好资源网(原物理ok网)

水的密度和温度的关系_水密度与温度的关系表_温度与水密度vSu物理好资源网(原物理ok网)

0度的水假如想要弄成0度的冰,还须要释放一点热量水的密度和温度的关系,反之,0度的冰假如想要弄成0度的水,则须要吸收一点热量。vSu物理好资源网(原物理ok网)

如今我们明白了不同水温的水的密度为何不同,这么0度的水和100度的水的密度分别为多少呢?0度水的密度是999.84g/L,而100度水的密度为958.36g/L,所以将两者融合以后,我们都会得到1958.2g的水。有了水的质量,要想晓得最终水的容积和湿度,我们还须要考虑另一个诱因,就是水的比热容。vSu物理好资源网(原物理ok网)

哪些是比热容呢?比热容指的就是一千克质量的水下降或增加1度时吸收或放出的热量。因为水富含很强的官能团,而官能团在加热室会吸收大量的热量,所以水的比热容是比较大的,也就是说水升温的时侯会吸收大量的热量,而降温的时侯会释放巨大的热量,这就是我们平常要给食物加热可以泡冷水,而给食物降温可以泡冰水的诱因。vSu物理好资源网(原物理ok网)

和密度相同,比热容也会随着气温的变化而变化,不过它的变化幅度并不是很大,0摄氏度的水的比热容是4.216,而100摄氏度的水的比热容为4.212。vSu物理好资源网(原物理ok网)

接出来,我们就可以按照能量守恒定理来估算最终的数字了,本着“如无必要,勿增公式”的科普原则,我们就不列出估算过程了,而是直接给出估算结果。最终的结果是,一升0摄氏度的水与一升100摄氏度的水相融合,最终会得到约1.99升的48.6摄氏度的水,这种水的总重量为1958.2g。对于我们而言,一升0度的水和一升100度的水融合后是否会得到两升50度的水并没有实际意义,但是最终的结果显然也和两升50度的水差不太多,故此当作对化学知识的一次有趣阐述吧,假如你有不同的见解,欢迎讨论。vSu物理好资源网(原物理ok网)

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