100度的水瞬間倒入0度的水中,其溫度會瞬間持平嗎?

2020-12-04 科普探空使者

水是生命之源,是地球上基本所有生物的日常所需物。如果地球上沒有水,那地球上也將會沒有生命。也得虧地球上的水是足夠的多才能容納下現在地球上多種多樣的生物。我們人類也是同樣如此得益於水。水雖然說是一種簡單的氫氧化合物,但是人類也還是沒有能夠將水這種物質研究透徹。縱使人類知道水是簡單的化合物,但是還沒有辦法通過利用化合物合成水。水的神奇也是很令人感到震撼的。

有人問過這樣一個奇妙的問題,那就是如果將兩升水,一升是0攝氏度的,一升是100攝氏度的,在一瞬間將兩升水合入一起,那這個溫度會是怎麼樣的變化呢?是不是溫度會在一瞬間變為五十度呢?要解答這個問題其實是比較簡單的,只要我們經過一個簡單的實驗就可以了。並且還可以用科學的公式來計算出來。首先要知道0攝氏度的水和100攝氏度的水都是液態的。因為只有在0攝氏度之下的水才是會結冰的,這也是一個常識。

而一些非常純淨的水,還可以在零下10攝氏度左右為液態,因為水的結冰是需要一個核心的,其可以是其他的雜質,氣泡之類的,但是純淨的水所含有的雜質是非常少的。在一些野外的地區有一些差不多要結冰的水,如果你晃動一下,其就會立馬結冰了,這就是氣泡的誕生使得起有了結冰的核心。100攝氏度的水也不會蒸發的,因為其熱量只要沒有繼續的吸收,也就不會變成氣態。100攝氏度的液態水也被叫做是過熱水。

說回先前的問題,這個一升0攝氏度的水瞬間倒入一升100攝氏度的水之中,其在物理的角度上講,肯定是得到兩升五十攝氏度的水了。這就是一個非常顯而易見的加減問題。但是在真實的環境之中,在嚴謹的實驗中,這是很難有定數的。

因為水的密度和比熱容在不同的環境之中是不一樣的。水在常溫常壓的條件之下,其密度是1000千克/立方米,比熱容是4.2乘以10的3次方焦/千克·攝氏度。而100攝氏度的水其密度是958.37千克/立方米,0攝氏度的水其密度是999.84千克/立方米。所以說這兩者的重量是不一樣的。而比熱容呢也是會隨著水溫度的變高而降,在五十攝氏度左右時,水的比熱容是最低的,然後溫度繼續升高,那比熱容就又會回漲。

經過這麼一說,那大概應該就能夠明白了,這一升100攝氏度的水在瞬間倒入0攝氏度的水之中時,得到的兩升水的溫度是不會為50攝氏度的。在c·m1·(100-t)=c·m2·(t-0)這個公式之中就可以計算得出最終的溫度是多少了。在經過筆者的計算之後,這最後的兩升水的溫度大概會是48.9攝氏度左右。這也就是說,比50攝氏度會低那麼一些。當然筆者所計算的溫度也只是一個大概值,如果有其他朋友有更為準確的數值,那也可以分享出來。

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