《2024年北大绿卡课课大考卷九年级物理全一册人教版吉林专版》

17. 淬火是金属热处理工艺之一，把金属制品加热到一定温度后放在水、油或空气中迅速冷却，以提高金属的硬度和强度。现将一质量为1.5 kg的金属块加热到420℃，然后放在室温为20℃的空气中自然冷却。问：[已知该金属的比热容为0.49×10³J/（kg·℃），水的比热容为4.2×10³J/（kg·℃）]
（1）金属块在冷却过程中放出多少热量？
（2）若把这些热量全部用于给35℃、1 kg的水加热，则在标准大气压下水温升高多少摄氏度？

答案： 解：
(1)金属块放出的热量$Q_{放}=c_{金}m_{金}(t_{0金}-t_{金})=$
$0.49×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1.5kg×(420^{\circ}C - 20^{\circ}C)=$
$2.94×10^{5}J$。
(2)由题知，水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=2.94×10^{5}J$，
由$Q_{吸}=cm\Delta t$得，水升高的温度$\Delta t_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}}=$
$\frac{2.94×10^{5}J}{4.2×10^{3}J/(kg\cdot^{\circ}C)×1kg}=70^{\circ}C$，
水的末温$t_{水}=\Delta t_{水}+t_{0}=70^{\circ}C + 35^{\circ}C = 105^{\circ}C$，
在标准大气压下，水的沸点为100°C，水沸腾后吸热，温度保持100°C不变，
所以水的末温为100°C，水升高的温度为100°C - 35°C = 65°C。
答：
(1)金属块在冷却过程中放出的热量为2.94×10⁵J；
(2)在标准大气压下水温升高65°C。