量熱法：冷熱混合

1·預測

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？

• 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。

2·設定

1. 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。
2. 啟用平衡溫度讀數。
3. 設定每次試驗的鋁塊質量並記錄平衡溫度。

3·收集數據

針對三次試驗，繪製平衡溫度T_eq（Y軸）相對鋁塊質量m₂（x軸）的關係圖。

4·分析

1. 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。
2. 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))。

5·擴展

1. 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。
2. 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。

這個實驗背後的物理原理

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