《2025年新课程能力培养九年级物理上册人教版》

21. (6分)打制铁质工具时要淬火以提高工具的硬度。现将一质量为420 g、温度为550℃的烧红的铁件淬火,淬火后温度降低到50℃,不计热量损失。[已知c铁$= 0.46×10^3 J/(kg·℃),c$水$= 4.2×10^3 J/(kg·℃)]$
(1)此过程中铁件释放的热量为多少？
(2)若这些热量全部用于加热5 kg温度为30℃的水,则水的末温是多少？
(3)分析说明用水来给烧红的铁件降温的原因。

答案： （1）铁件的质量$m_{铁} = 420g = 0.42kg$，
铁件释放的热量：
$Q_{放} = c_{铁}m_{铁}\Delta t_{铁} = 0.46 × 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C) × 0.42kg × (550 - 50)^{\circ}C = 9.66 × 10^{4}J$；
（2）水吸收的热量：
$Q_{吸} = Q_{放} = 9.66 × 10^{4}J$，
由$Q_{吸} = cm\Delta t$得水升高的温度：
$\Delta t = \frac{Q_{吸}}{c_{水}m_{水}} = \frac{9.66 × 10^{4}J}{4.2 × 10^{3}J/(kg \cdot^{\circ}C) × 5kg} = {4.6}^{\circ}C$，
水的末温：
$t = t_{0} + \Delta t = 30 + 4.6= {34.6}^{\circ}C$；
（3）因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以常用水给烧红的铁件降温。