理想狀態下,把水從0℃加熱到10℃和把水從90℃加熱到100℃哪一個用到的能量大?

豆爸說


理想狀態下把水從0℃加熱到10℃和把90℃加熱到100℃所需的能量是一樣大的。

但是這種理想狀態,必須在真空水杯中進行。而且水杯外部的條件也必須是完全真空。當然,這時候只能用電加熱了。

但是在日常生活中,我們經常可以感受到:把水燒溫比把水燒開更費時間。

也正如題主所說的那樣,在日常生活中,把水從0℃加熱到10℃比把水從90℃加熱到100℃更省能量。

其實這個道理很簡單,在熱力學第二定律中我們可以得知:在沒有外部作用的情況下,低溫物體不可能把它的溫度轉移到高溫物體上;只能是高溫物體把自己的溫度轉移到低溫物體上。

在一個封閉系統中,熱量的傳遞終將達到平衡,這就是熱力學第零定律。

其實溫度的微觀理解就是:高溫物體的微觀粒子群熵值高,低溫物體的微觀粒子群熵值低。所以高溫物體把熱量傳遞給低溫物體就是低溫物體的熵增過程。

在日常生活中,室內外溫度一般低於40℃。

涼水即便不被加熱,單單放在室外,它也會吸收空氣的熱量而升溫。

如果現在室內是30℃,那麼我要把0℃水加熱到10℃,水不僅會吸收燃料的能量,而且還會吸收空氣的熱量。這樣以來,加熱涼水所需的能量就低了,而且速度還快了。

一旦把水加熱到超過室溫的30℃,那麼這時候水的溫度就超過空氣溫度,空氣就會從水中吸收熱量。所以這時候加熱水時,水中一部分能量被外界環境偷去了。水的溫度越高,其水分子和空氣分子的熵值差異越大,所以單位時間內,空氣吸收水的熱量就越多。

在日常生活中,外部環境的溫度肯定遠低於90℃,那麼這時候空氣會在水中吸收更多的熱量。所以加熱水時,越接近沸騰點,越消耗燃料。

溫馨提示:在家需要溫水洗臉時,應該多燒點水到30℃,而不是把水直接燒到沸騰,再摻入涼水,前者才是更省燃料的做法。


科學認識論


從零度升溫到十度與從九十度升溫到一百度,那個所需能量多?具有初中文化程度的都會給出一樣多的答案,這也是經科學實驗檢驗過的。提問者前面已說了“理想狀態下”,是說沒有能量損耗情況下的。從題意看,隱藏的提問是“水溫百分制的刻度間距是不是相等的?為什麼?”,解決了這個問題,那麼原問題也就解決了,是不是?

如果你是初中生,那麼你就別追根問底了,就按初中課本所學的知識去答題。

如果你是高中生,那你可跟我進入微觀世界……

溫度是群體粒子總熱能大小的標尺;總熱能是群體粒子中每個粒子熱能相加的總和;單個粒子的熱能是自身振動能量;單個粒子自身振動能量與該粒子彈跳勢能等價;彈跳勢能可表示為彈跳力與振幅的乘積;從彈跳勢能E等於彈跳力F與振幅L乘積(E=FL)看,該粒子的勢能與其振幅成正比,也就是說該粒子熱能與其振幅成正比,完全可以用該粒子振幅長度大小來表示該粒子的熱能大小,且在該粒子冰點振幅與沸點振幅之間平均分成一百份來表示其熱能大小。溫度計其實就是振幅百份制的放大,具有等價效果。上面提到的彈跳力,其實反咉的是群體粒子的壓強。

以上是從微觀上解釋了溫度概念,並推證出百份制溫度表中每度間距離是相等的,從而說明水從零度升到十度與從九十度升到一百度所需能量是相等的。

文中可能有錯誤之處,希望大家批評指正!謝謝大家閱讀!


宇啟猛開2017


如果這兒的"理想狀況"指的是水沒有發生相變且沒有額外的熱量損失,那麼這個問題的答案應該是"一樣大。"

為什麼這麼說呢?其實道理很簡單,相關知識在初中物理課本上就有出現,那就是學到比熱容的時候,有這麼一個公式:Q=cm△t,這個公式中,c是比熱容,也就是單位質量的物質溫度升高一攝氏度所需的能量,m是質量,粗略地講也可以說是重量,△t是溫度變化量,在這個問題中,兩種情況的△t都是10攝氏度,而Q就是升高一定的溫度需要消耗或者說吸收的的能量。

通過這個公式就可以簡單看出來,根據題中所說的理想情況,這個問題只與比熱容、質量、溫差有關,與其他的都沒有關係。當然,在這兒必須是理想情況,但凡有損耗在裡面,或者水在固液氣之間發生了相變,這個結果就不準了。而在實際操作中,由於損耗不可避免,這個實驗結果是很難出現的,但這並不妨礙這個理論的正確性。

需要注意的是,即便能量用量一樣,但也有能量品味一說。舉個例子,從0攝氏度到20攝氏度,我只需要把水放到正常環境中,水就能夠逐漸升溫,但從90攝氏度到100攝氏度,就需要買煤炭石油等,燃燒加熱才可以達到,也就需要付出更多的高品味能量。因此,雖說能量總量一樣,但還是前者更容易一些,因為前者需要的能量品味低。如果有題中這樣兩個項目讓你選擇,給同樣的報酬,你選擇哪個呢?

因此,單從能量角度來說,兩個過程需要的能量總量是一樣的,但從熵值方面來說,兩者並不相同。

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張家小智兒


高中知識還是大學知識?高中知識比熱容一樣,德爾塔t一樣,所需熱量一樣,大學知識90度水熱輻射比0度水熱輻射厲害,能量有散失,要維持90度溫度更困難一點,考慮到加熱時間因素,90度到100度能量要更多一些


儒雅之風


不明白題主所說的“理想狀態”是什麼情況,姑且認為是在一個封閉系統沒有散熱、沒有壓力變化且不考慮加熱器械自身能量損耗的情況下,這時候水升溫的能量消耗只和它自身熱容有關,所以0-10°和90-100°消耗的能量是一樣的。

但現實情況是肯定不一樣的……

首先,溫度差距越大,傳熱速度越快。也就是說高溫的水本身散熱更多。

其次,有溫差才有傳熱,加熱高溫的水需要更高溫度的機器,當然我們日常用的是溫度恆定的加熱棒,所以這裡是相對的加熱效率降低,也就是能量消耗變多。

最後,寫太多,突然沒思路了。不寫了……


這時候只要微笑就好了


空氣比熱容小,可以忽略。這問題分三層考慮。一:完全理論環境,水等比容,兩者能量一致。二:考慮熱容隨溫度變化,高溫水熱容小,90~100耗能少。三:考慮水蒸氣揮發,會帶走熱量。溫度越高,揮發性越強,帶走能量越多,到100度沸騰,輸入能量等於沸騰蒸發水蒸氣能量,此時水不升溫。這麼考慮,90-100度需要能量更多。


luchy1170485327


一樣吧!可以用物理學計算,都是加熱十度,計算公式是水的比熱容×水的質量×加熱的溫度(十度)得出來的結果一樣啊!水的比熱容一樣,質量一樣,溫差一樣,計算出需要的熱量就一樣啊!除非你加熱的環境不一樣那麼消耗的能量不一樣!


朕立志做個昏君


我說三件事,不同溫度的水比熱容不同,不同溫度的水體積不同,不同體積的物體能量不同。

第一件事決定了高中及以下學的比熱容相同的思路不對。二三件決定了這是個複雜的事情,需要比較專業的知識。

簡單說我他麼也不懂啊


宇世紅塵


應該是一樣大的,從0度的‘水’到10度的水,都是液態。從90度的水升到‘100度’的水也還是液態。所以所需的熱量是一樣多的。


糊塗老翁797


前提是加熱的只是水。但是實際上加熱過程中水會揮發成氣體,帶走很多熱量。

把水密封起來,不讓氣體產生時,所需熱量就是一樣的。但是這個過程不是很容易做到。


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