热力学
冷热混合
混合一个热物体和一个冷物体，求平衡温度。
冷热混合——交互式热力学模拟。混合一个热物体和一个冷物体，求平衡温度。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
热平衡
混合一个热物体和一个冷物体，求平衡温度。
量热学假设系统是孤立的：热物体放出的热量等于冷物体吸收的热量。当比热容相同时，末温是初温的质量加权平均值。本预设使用明确的热容，使趋向平衡的过程清晰可见。
- 热守恒 Q_lost = Q_gained
- T_eq 按 mc 加权
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
将热铝块放入较冷的水中。如果在相同的起始温度下使用更大的铝块（更多的质量），最终的平衡温度会升高还是降低？
预测权重
- 较大的热块会提高最终平衡温度。
- 较大的热块会降低最终平衡温度。
- 最终温度并不取决于铝块的质量。
可变角色
您设置的内容：
- 铝质量m2 (kg)
您测量的内容：
- 平衡温度T_eq (K)
调查如何进行
- 打开「量热法：冷热混合（hot-cold-mix）」预设并按重置。 290 K 的 1 千克水（主体 1）将与 400 K 的铝块（主体 2）混合。
- 启用平衡温度读数。
- 设置每次试验的铝块质量并记录平衡温度。
控制方程
量热平衡温度 — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
当两个物体在没有向周围散失热量的情况下交换热量时，它们会稳定在一个加权平均温度——权重是各自的热容m·c，而不仅仅是质量。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于其中一次试验，使用水m₁ = 1 kg、c₁ = 4186 J/(kg·K)、T₁ = 290 K，以及铝c₂ = 900 J/(kg·K)、T₂ = 400 K，计算T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂)。将结果与表格比较。
- 解释为什么增加热块的质量会提高平衡温度，尽管其比热 (900 J/(kg·K)) 远低于水的 (4186 J/(kg·K))。
这在实验室之外的地方表现出来
- 与大多数材料相比，水的比热容异常高。请用与本实验相同的能量平衡概念，解释为什么沿海气候的气温波动通常比内陆地区更温和。
- 铝块损失的热量应该恰好等于水获得的热量（能量守恒，假设没有损失到周围环境）。对于一项试验，请使用每个主体的 Q = mcΔT 来验证这一点。
- 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
- 欢迎来到冷热混合
- 选择冷物体
- 点击播放
- 混合至同一温度
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。