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普考申論題 107年 [天文] 普通物理學概要

第 三 題

已知冰融化成水所需的熱量為333 kJ/kg,水的比熱是4187 J/kg/K。把 1.0 公斤攝氏90度的熱水和 1.0 公斤攝氏0度的冰混合在一絕熱容器內,最後容器內水的溫度是攝氏幾度呢?(20分)
📝 此題為申論題

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面對相變與熱平衡的混合題型,考生切忌直接列式求末溫。第一步必須先進行「相變檢驗」,計算高溫物體降至相變溫度(0°C)釋放的最大熱量,是否大於冰塊完全融化所需的潛熱。確認冰完全融化後,再假設最終平衡溫度 T 建立「吸熱總和 = 放熱總和」的方程式求解。

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【解題關鍵】利用熱力學能量守恆之熱平衡原理(吸熱量=放熱量),並須先進行相變檢驗以確認最終狀態是否為冰水共存或全為液態水。 【解答】 已知條件整理:

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