问题
解答题
| 通过实验知道如果物体的初始温度是θ1℃，环境温度是θ0℃，则经过时间t分钟后，物体温度θ将满足：θ=θ0+（θ1-θ0）•2-kt ，其中k为正常数． 已知一杯开水（100℃）在室温为20℃的环境下经过30分钟后温度会降至30℃． （1）若当前室温为16℃，从冰柜中拿出的温度为-4℃的冰块，经过5分钟之后，能否融化？（即温度达到0℃以上，参考数据：
（2）在室温为-4℃的环境下，12℃的水经过多长时间可以结冰？-20℃的冰能否融化？（即变为0℃，请依据本题的原理解释） （3）探究：同样多的一杯开水和一杯冷水一同放进冰箱，哪个先结冰？请猜想答案，有条件的在考后抽空做实验并上网查阅相关资料． |
答案
依题意开水（100℃）在室温20℃的环境下，经过30分钟后温度降至30℃．
故30=20+（100-20）•2-k•30⇒k=
（2分） 1 10
∴θ=θ0+（θ1-θ0）•2-
…（3分）t 10
（1）θ=16+（-4-16）•2-
=16-20×5 10
≈1.86℃＞0℃…（6分） 2 2
∴5分钟之后，这个冰块能融化．…（7分）
（2）12℃的水结冰：0=-4+（12-（-4））•2-
⇒t1=20分钟…（9分）t1 10
-20℃的冰融化：0=-（-20-（-4））•2-
：⇒t2不存在（11分）t2 10
∴-20℃的冰在-4℃的条件下不可能融化．…（12分）
（3）开水先结冰（详见“姆潘巴的问题”）．（14分）