一升水有多少(1升瓶子图片)

一升水有多少(1升瓶子图片)插图

如果把一升100℃的水倒入一升0℃的水中，结果会得到两升50℃的水吗？

应该注意的是，水在0度和100度时可以保持液态。虽然0是水的冰点，但是在这个温度下，水的液相和固相是可以共存的。0℃的液态水需要大量的热量释放才能变成冰，水不需要进一步冷却就可以保持液态。同样，在100℃时，水的气相和液相可以共存。没有进一步吸热和持续升温，水就可以保持液态，从而成为过热水。

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另一方面，只要水的纯度达到一定程度，水就很难在0℃结冰。水的冻结靠的是异相成核，纯水缺少成核点，比如气泡和杂质。所以纯水很难结冰，它们甚至可以在0度以下保持液态。科学家可以将超纯水冷却到零下几十度。过冷水处于亚稳态。如果摇动过冷水，由于水中的气泡和晶核，过冷水很快就会结冰。在寒冷的地方可以观察到这种现象。同样，水的汽化也需要一个核心。高纯水很难沸腾，它们可以变成过热水。

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回到这个问题上来。从中学物理的理想角度来看，如果把一升100度的水和一升0度的水混合，结果显然是两升50度的水，这是一个简单的数学加减法问题。

然而，事实并非如此。因为水的密度和比热容不是固定的常数，它们会随着温度的变化而变化，在实际计算中要考虑这种变化。

在常压下，水的密度在4度时最大，为1000 kg/m3。其他温度下水的密度低于这个值。比如水在0度的密度是999.84 kg/m3，100度的密度是958.37 kg/m3。所以1升0度水比1升100度水重，两者相差41.47克。

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另一方面，在0到100度的温度范围内，水的比热容会先随着温度的升高而降低，在50度左右达到最低，然后随着温度的升高而升高。虽然从0度到50度和从50度到100度的变化是非线性的，但总体差别不是很大，变化的幅度也很小。

因此，如果我们假设水的比热容(C)保持不变，我们可以进行近似的定量计算。

冷却水在100度时释放的热量为:

q = c m1 (100-t)

水从0℃上升时吸收的热量为:

Q = C m2 (t-0)

由于最终水温将达到平衡，因此可获得以下等式:

Q =Q吸力

因此

c m1 (100-t)=c m2 (t-0)

代入数据，可以算出t≈48.94摄氏度。也就是说，一升100度的水和一升0度的水混合后，最终水温会低于50度，而不是刚好等于50度。

另外，从上面的公式可以看出，水的体积在方程的两边都可以消去，也就是说无论100度的水和0度的水混合多少升，只要它们的体积相等，那么得到的水温大约是48.94度。

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