熱力學
冷熱混合
混合一個熱物體和一個冷物體，求平衡溫度。
冷熱混合——互動式熱力學模擬。混合一個熱物體和一個冷物體，求平衡溫度。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
熱平衡
混合一個熱物體和一個冷物體，求平衡溫度。
量熱法假設系統是孤立的：熱物體失去的熱量等於冷物體獲得的熱量。當比熱容相符時，最終溫度是初始溫度依質量加權後的平均值。此預設情境使用明確的熱容量，讓趨向平衡的過程清楚可見。
- 熱守恆 Q_lost = Q_gained
- T_eq 按 mc 加權
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
將熱鋁塊放入較冷的水中。如果在相同的起始溫度下使用較大的鋁塊（更多的質量），最終的平衡溫度會升高還是降低？
預測權重
- 較大的熱塊會提高最終平衡溫度。
- 較大的熱塊會降低最終平衡溫度。
- 最終溫度並不取決於鋁塊的品質。
可變角色
您設定的內容：
- 鋁質量m2 (kg)
您測量的內容：
- 平衡溫度T_eq (K)
調查如何進行
- 開啟 hot-cold-mix 預設並按下 Reset。 290 K 的 1 公斤水（主體 1）將與 400 K 的鋁塊（主體 2）混合。
- 啟用平衡溫度讀數。
- 設定每次試驗的鋁塊質量並記錄平衡溫度。
控制方程
量熱平衡溫度 — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
當兩個物體在沒有向周圍散失熱量的情況下交換熱量時，它們會穩定在一個加權平均溫度——權重是各自的熱容m·c，而不僅僅是質量。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗，使用水m₁ = 1 kg、c₁ = 4186 J/(kg·K)、T₁ = 290 K，以及鋁c₂ = 900 J/(kg·K)、T₂ = 400 K，計算T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂)。將結果與表格比較。
- 解釋為什麼增加熱塊的質量會提高平衡溫度，儘管其比熱 (900 J/(kg·K)) 遠低於水的 (4186 J/(kg·K))。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 與大多數材料相比，水的比熱容異常高。請用與本實驗相同的能量平衡概念，解釋為什麼沿海氣候的氣溫波動通常比內陸地區更溫和。
- 鋁塊損失的熱量應該恰好等於水獲得的熱量（能量守恆，假設沒有損失到周圍環境）。對於一項試驗，請使用每個主體的 Q = mcΔT 來驗證這一點。
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- 歡迎來到冷熱混合
- 選擇冷物體
- 按播放
- 混合至同一溫度
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。