理想状态下,把水从0℃加热到10℃和把水从90℃加热到100℃哪一个用到的能量大?

理想状态下把水从0℃加热到10℃和把90℃加热到100℃所需的能量是一样大的。

但是这种理想状态,必须在真空水杯中进行。而且水杯外部的条件也必须是完全真空。当然,这时候只能用电加热了。

但是在日常生活中,我们经常可以感受到:把水烧温比把水烧开更费时间

也正如题主所说的那样,在日常生活中,把水从0℃加热到10℃比把水从90℃加热到100℃更省能量。

其实这个道理很简单,在热力学第二定律中我们可以得知:在没有外部作用的情况下,低温物体不可能把它的温度转移到高温物体上;只能是高温物体把自己的温度转移到低温物体上。

在一个封闭系统中,热量的传递终将达到平衡,这就是热力学第零定律。

其实温度的微观理解就是:高温物体的微观粒子群熵值高,低温物体的微观粒子群熵值低。所以高温物体把热量传递给低温物体就是低温物体的熵增过程。

在日常生活中,室内外温度一般低于40℃。

凉水即便不被加热,单单放在室外,它也会吸收空气的热量而升温。

如果现在室内是30℃,那么我要把0℃水加热到10℃,水不仅会吸收燃料的能量,而且还会吸收空气的热量。这样以来,加热凉水所需的能量就低了,而且速度还快了。

一旦把水加热到超过室温的30℃,那么这时候水的温度就超过空气温度,空气就会从水中吸收热量。所以这时候加热水时,水中一部分能量被外界环境偷去了。水的温度越高,其水分子和空气分子的熵值差异越大,所以单位时间内,空气吸收水的热量就越多。

在日常生活中,外部环境的温度肯定远低于90℃,那么这时候空气会在水中吸收更多的热量。所以加热水时,越接近沸腾点,越消耗燃料。

温馨提示:在家需要温水洗脸时,应该多烧点水到30℃,而不是把水直接烧到沸腾,再掺入凉水,前者才是更省燃料的做法。

谢荐。我是永生寿,欢迎关注,学习进步,爱得更久。

加热开水比加热冷水耗能大

?生命之源乃淡水资源

想状态下,水从0℃到10℃和90℃到100℃,哪个需要能量多?理想状态一般指液态淡水在常压下比热容不变,如不考虑热量损失,根据Q=cmΔt,两者所需能量一样大。实际影响因素却非常多,如淡水定压比热容非定值,加热过程热损,淡水蒸发带走部分热量……

在一个标准大气压下0~100℃液态淡水,一般定压比热容保持不变,近似c=4.2kJ/Kg·K,比热容表示单位质量物质温度变化一度,需要吸收或放出的热量。液态淡水0℃热到10℃,以及90℃热到100℃,温差同,这样的两种温度的淡水,吸收热量一样多。

?热量公式

工程算法不考虑加热过程热损,却存在其它影响。液态淡水定压比热容不固定,它和温度有关,从0℃到100℃,液态淡水定压比热容先降后增,最大变幅不超1%;在高温蒸发过程,温度越高蒸发越快,带走部分热量。计算加热液态淡水内能变化,如标准大气压101.325Kpa下:0℃时,淡水的比焓H?=0.00KJ/Kg,定压比热c=4.2194KJ/Kg·K;10℃时,淡水比焓H?=42.12KJ/Kg,定压比热c=4.1954KJ/Kg·K;90℃时,淡水比焓H?=376.99KJ/Kg,定压比热c=4.2050KJ/Kg·K;99.98℃时,淡水比焓H?=418.99KJ/Kg,定压比热c=4.2166KJ/Kg·K;比焓是以0℃淡水为基准,把淡水加热到目标温度所需能量,第四个采用99.98℃数值而不采用100℃,是100℃时软件默认淡水在过热蒸汽区域,已算蒸发潜热。

?淡水比热容参考值

于是1千克液态淡水从0℃加热10℃,需要Q?=H?-H?=42.12KJ;从90℃加热到100℃(未蒸发),需要Q?=H?-H?=42.00KJ;这两个温度区间内淡水比热容相差很小,在30℃附近,定压比热容最低仅4.178kJ/Kg·K,如30℃附近加热淡水,升高1℃能耗就更明显降低。

也就是说,加热淡水0~10℃,只需要把冰块放在室外晒晒太阳有温度感即可,不需要能耗加热90℃淡水到100℃,却需要42KJ能量。

?淡水和蒸气性质计算程序V4.0

“把水从0℃加热到10℃和从90℃加热到100℃,哪一种需要的能量大?”,这个问题其实看起来很简单,实际上还是稍微有点复杂的。那具体是咋回事呢?

我们得先来了解一个常用的科学观念。

控制变量

在科学实践中,有个非常实用的观念叫做:控制变量法。具体来说,就是你要做任何实验,你都要把该考虑的影响因素考虑进去,并且把这些变量条件都固定住,不让它们来影响最终的实验结果,只让你想知道的影响因素起作用,这样才能得到正确的实验结果。最常见的影响因素就有实验环境,比如:温度,湿度等等。

这个思想被大量的使用,尤其是在医疗当中,就有一个随机双盲实验,甚至是三盲实验。具体来说,就是在为了避免参与实验的对象和操作实验的人因为主观的偏见影响实验的结果。一般来说,实验对象和相关研究人员都不知道哪个组是实验组,哪个是实验组,甚至连使用的到底是真药还是安慰剂都不让双方知道。一直等到实验结束之后,统计好数据,再进行解盲。

这样得到的结果就会更加客观,更接近于现实。

也就是说,如果不很好地进行控制变量,很有可能最终的实验结果是不一样的。

理想状态下

如果我们给水加热,那我们就得考虑一下,如果要检验加热所需要的能量,那在这个加热过程都会有哪些影响因素?

要了解这个问题,我们就得先了解一下,热传递都有哪些途径,具体来说有三条路径,分别是热对流,热传导和热辐射。

如果我们选用酒精灯来给水加热,那这里所用到的就是热传导。但是我们要知道的是,我们在加热过程中,会出现热量损失的过程。

这是因为,室温和你所加热的水不可能是同温的,温度总会自发的从高温传递到低温。如果室温更低,那水会向外辐射热量。如果室温更高,那水反倒会从环境接收到热量。

不仅如此,这个辐射热量和接收热量的过程还和水的状态有关,如果是在一个封闭容器中,那当然没有什么问题(不过,这样可能会发生爆炸)。但如果是敞开口的,那开口越大,水和空气接触面越大,那热量散失得就会越快。

所以,你看,实际上仅仅是加热水,来计算加热的能量,都会受到环境中各种因素的影响。但我们可以先来考虑一个“理想状态”,说白了就是我们假设各种因素都不会影响到这个系统。那这时把水从0℃加热到10℃和从90℃加热到100℃,哪一种需要的能量大?

我们直接给出答案,在理想状态下,就是一样大

至于原因,我们可以利用公式来求,也就是比热容公式。其中水的比热容和质量是一样的,温度都是上升10度,因此水所吸收的能量Q是一样的。

所以,我们可以得出这么一个结论,对于同一物质,相同质量,升高同样的温度,无论温度的起始点是哪,所需的能量都是一致的。

非理想状态

如果是在非理想状态下,那这个情况就复杂了。这里我们就说一种情况。如果我们把各种因素都固定下来,就是在一间普通的实验室里去做这个实验。这时候温度大概应该是25摄氏度,压强就是一个标准大气压。我们假设,所使用的仪器是一样的。那这个时候加热0℃的水到10℃,以及加热90℃的水到100℃,哪个所需的能量更大呢?

我们同样直接给出答案,那就是后者所需的能量更大,也就是把90℃的水加热100℃所需的能量更大

这是因为室温会对这个实验起到一些影响。0摄氏度的水相对于室温更低,因此,这个水是可以从环境中获得能量的,所以,加热到10℃所需的能量要少于理想状态下的能量。

而90℃的水相对于室温更高,所以,它自身就一直在散热,也就是有热量损失,因此,要把它加热到100℃,所需要的能量要远比理想状态下大一些。

因此,把90℃的水加热100℃所需的能量更大。

所以,这个问题的关键其实是环境对于实验本身的影响,如果仅仅是理想状态下,那就是一样大。

不考虑热损和无冰的情况下,都是升高了10度,所需要的能量是一样的。

答:问题本身存在歧义,“理想状态”到底指的是哪些参数理想?一般我们认为液态水在常压下比热容不变,如果不考虑热量损失的话,根据Q=cmΔt两者所需能量是一样大的;实际上影响因素非常多,比如水的定压比热容并非定值,加热过程还会存在热量损失,还有水的蒸发也会带走一部分热量。


一般算法

在一个标准大气压下,对于0~100℃的液态水,一般我们认为定压比热容保持不变,近似等于c=4.2kJ/Kg·K,比热容表示单位质量的物质温度变化一度,需要吸收或者放出的热量。

对于液态水,0℃加热到10℃,以及90℃加热到100℃,温度变化差都是10度,所需两种情况下,水吸收的热量是一样多的。


工程算法

实际上,即便不考虑加热过程中的热量损失,也会存在其他方面的影响,比如:

(1)液态水的定压比热容并不是固定的,而是和温度有关,从0℃到100℃,液态水的定压比热容先降低再增加,但是最大变化幅度不超过1%。

(2)液态水在高温时,蒸发过程避免不了,而且温度越高蒸发越快,这会带走一部分热量。

在工程上,我们采用查表的方式,来计算加热液态水时,水的内能变化,比如在标准大气压(101.325Kpa)下:

(1)0℃时,水的比焓H1=0.00KJ/Kg,定压比热c=4.2194KJ/Kg·K;

(2)10℃时,水的比焓H2=42.12KJ/Kg,定压比热c=4.1954KJ/Kg·K;

(3)90℃时,水的比焓H3=376.99KJ/Kg,定压比热c=4.2050KJ/Kg·K;

(4)99.98℃时,水的比焓H4=418.99KJ/Kg,定压比热c=4.2166KJ/Kg·K;

比焓是以0℃水为基准,然后把水加热到另外一个温度所需要的能量,第四个之所以采用99.98℃的数值而不采用100℃,是因为100℃时软件默认水处于过热蒸汽区域,已经算上了蒸发潜热。

于是工程算法中,1千克的液态水从0℃加热到10℃,需要的能量为:

Q1=H2-H1=42.12KJ;

从90℃加热到100℃(未蒸发),需要的能量为:

Q2=H4-H3=42.00KJ;

两个数值相差不大,这是因为两个温度区间内水的比热容相差很小的原因,而液态水在30℃附近,定压比热容是最低的,只有4.178kJ/Kg·K,如果在30℃附近加热水的话,升高1℃需要的能量就有更明显的降低。


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从零度升温到十度与从九十度升温到一百度,那个所需能量多?具有初中文化程度的都会给出一样多的答案,这也是经科学实验检验过的。提问者前面已说了“理想状态下”,是说没有能量损耗情况下的。从题意看,隐藏的提问是“水温百分制的刻度间距是不是相等的?为什么?”,解决了这个问题,那么原问题也就解决了,是不是?

如果你是初中生,那么你就别追根问底了,就按初中课本所学的知识去答题。

如果你是高中生,那你可跟我进入微观世界……

温度是群体粒子总热能大小的标尺;总热能是群体粒子中每个粒子热能相加的总和;单个粒子的热能是自身振动能量;单个粒子自身振动能量与该粒子弹跳势能等价;弹跳势能可表示为弹跳力与振幅的乘积;从弹跳势能E等于弹跳力F与振幅L乘积(E=FL)看,该粒子的势能与其振幅成正比,也就是说该粒子热能与其振幅成正比,完全可以用该粒子振幅长度大小来表示该粒子的热能大小,且在该粒子冰点振幅与沸点振幅之间平均分成一百份来表示其热能大小。温度计其实就是振幅百份制的放大,具有等价效果。上面提到的弹跳力,其实反咉的是群体粒子的压强。

以上是从微观上解释了温度概念,并推证出百份制温度表中每度间距离是相等的,从而说明水从零度升到十度与从九十度升到一百度所需能量是相等的。

文中可能有错误之处,希望大家批评指正!谢谢大家阅读!

前提是加热的只是水。但是实际上加热过程中水会挥发成气体,带走很多热量。

把水密封起来,不让气体产生时,所需热量就是一样的。但是这个过程不是很容易做到。

如果这儿的”理想状况”指的是水没有发生相变且没有额外的热量损失,那么这个问题的答案应该是”一样大。”

为什么这么说呢?其实道理很简单,相关知识在初中物理课本上就有出现,那就是学到比热容的时候,有这么一个公式:Q=cm△t,这个公式中,c是比热容,也就是单位质量的物质温度升高一摄氏度所需的能量,m是质量,粗略地讲也可以说是重量,△t是温度变化量,在这个问题中,两种情况的△t都是10摄氏度,而Q就是升高一定的温度需要消耗或者说吸收的的能量。

通过这个公式就可以简单看出来,根据题中所说的理想情况,这个问题只与比热容、质量、温差有关,与其他的都没有关系。当然,在这儿必须是理想情况,但凡有损耗在里面,或者水在固液气之间发生了相变,这个结果就不准了。而在实际操作中,由于损耗不可避免,这个实验结果是很难出现的,但这并不妨碍这个理论的正确性。

需要注意的是,即便能量用量一样,但也有能量品味一说。举个例子,从0摄氏度到20摄氏度,我只需要把水放到正常环境中,水就能够逐渐升温,但从90摄氏度到100摄氏度,就需要买煤炭石油等,燃烧加热才可以达到,也就需要付出更多的高品味能量。因此,虽说能量总量一样,但还是前者更容易一些,因为前者需要的能量品味低。如果有题中这样两个项目让你选择,给同样的报酬,你选择哪个呢?

因此,单从能量角度来说,两个过程需要的能量总量是一样的,但从熵值方面来说,两者并不相同。

新手上路,给个关注呗~

理想状态下,需要的能量一样多。

实际情况下,把水从90℃加热到100℃需要的能量更多。

在同一状态下,物体的比热容只和质量有关。

题目不严谨,理想状态下,0℃的水是冰水混合物,0度的冰化成0度的水需要消耗一定的热量,冰水混合物是固态与液态的混合物,比热容无法确定。

实际情况下,把0℃的水方在10℃以上的环境中,过一段时间水温就能到达10℃,我们认为不用人为干预就能把水加热到10℃,而90℃的水升温到100度则必须人为干涉加热才能让水到达100℃,而且在认为加热过程中会有大量的热量损耗,如用铁锅烧水,燃料燃烧的热量只有20%左右被水吸收,而且90℃的水还会不断向外界散发热量,只有吸收的热量大于散发的热量时水才会不断升温至100℃。

我觉得万事开头难,肯定是从0~10耗费能量。

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