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109國中會考(補考)自然科第42題
題目
溫度固定為 25℃ 的環境下,一個玻璃杯內裝有 50 g 的純水,剛開始玻璃杯與純水的溫度皆為 45℃,一段時間後,兩者皆與環境達熱平衡。若此降溫過程中,純水散失的熱量與玻璃杯散失的熱量相等,且水的蒸發忽略不計,已知純水與玻璃的比熱分別為 1.0 cal/g•℃ 與 0.2 cal/g•℃,則玻璃杯的質量應為多少?
(A) 10 g
(B) 50 g
(C) 100 g
(D) 250 g
答案
D
解析
本題主要是問熱平衡的觀念。
高溫所放出的熱等於低溫所吸收的熱,
純水散失的熱量與玻璃杯散失的熱量相等
Þ H放 = H吸 ( H=M ×S ×△T )
純水=50 g
純水溫度=45℃
純水比熱= 1.0 cal/g•℃
玻璃杯溫度=45℃
玻璃的比熱=0.2 cal/g•℃
設玻璃杯質量=X g
兩者皆與環境達熱平衡,環境溫度=25℃
50×1×(45-25) = X×0.2×(45-25)
X=250 g
選項(D) 250 g,是正確。
所以答案選D。
解題技巧
本題中的關鍵詞「兩者皆與環境達熱平衡」、「純水散失的熱量與玻璃杯散失的熱量相等」Þ H放 = H吸 ( H=M ×S ×△T ),設玻璃杯的質量=X g,50×1×(45-25) = X×0.2×(45-25),X=250g。
知識節點
熱平衡
原理
一、熱平衡
1.熱量是高溫傳到低溫。
2.熱平衡:當熱水和冷水混合時,熱水溫度下降,冷水溫度上升,當溫度相同時,即為熱平衡。
(1)溫度不同的水混合,熱量由高溫處向低溫處傳播,直到溫度相同。
(2)高溫所放出的熱等於低溫所吸收的熱。
3.冷熱水的混合:平衡溫度必介於最高溫與最低溫之間。
(1)熱量不散失:H放=H吸
H放=H吸1+H吸2+…
(2)若有熱量散失時:H放=H吸+H失
H放=H吸1+H吸2+…H失
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