15. (12分)一款被称为"喝水神器"的55℃保温杯在网店热销。往保温杯中加入热水,即可使温度快速降至55℃并较长时间保持。小滨选择易拉罐(导热性能好)、隔热棉(导热性能差)、剪裁好的2个直径不同的塑料瓶、海波(熔点为48℃),自制一款48℃保温杯。
(1)方案设计:小滨的设计如图甲所示,在易拉罐和小塑料瓶之间应该填充

(2)实验验证:盖上盖子摇一摇,每隔一段时间测量杯中水和海波的温度,并作出温度与时间的曲线图(如图乙所示),发现并没有快速使水温达到48℃,请分析可能的原因:
(3)原理解释:在改进实验后,重复上述实验,并作出温度与时间的曲线图(如图丙所示)。利用题目信息并结合所学科学知识,解释水温能快速降到48℃并维持不变的原因:

(4)方案迭代:小江想要模仿小滨的方法制作一个"制冰杯",往保温杯中加入冷水,可使其凝固成冰并较长时间保持。小江将海波替换成冰水混合物,这样做能否达到他的目的?并说明理由。
(1)方案设计:小滨的设计如图甲所示,在易拉罐和小塑料瓶之间应该填充
海波
(填"海波"或"隔热棉",下同),在小塑料瓶和大塑料瓶之间应该填充隔热棉
。(2)实验验证:盖上盖子摇一摇,每隔一段时间测量杯中水和海波的温度,并作出温度与时间的曲线图(如图乙所示),发现并没有快速使水温达到48℃,请分析可能的原因:
海波的质量太少,水的质量太多,造成水温太高
。(3)原理解释:在改进实验后,重复上述实验,并作出温度与时间的曲线图(如图丙所示)。利用题目信息并结合所学科学知识,解释水温能快速降到48℃并维持不变的原因:
海波吸收水放出的热量,温度升至48℃(熔点)后,继续吸热熔化,温度不变;同时水放出热量,温度降低,降至48℃时,水与海波温度相同,不再发生热传递,水温就维持在48℃
。(4)方案迭代:小江想要模仿小滨的方法制作一个"制冰杯",往保温杯中加入冷水,可使其凝固成冰并较长时间保持。小江将海波替换成冰水混合物,这样做能否达到他的目的?并说明理由。
否。冰水混合物的温度为0℃,当冷水温度降低到0℃时,不能持续放热,无法凝固
。答案
15. (1)海波 隔热棉 (2)海波的质量太少,水的质量太多,造成水温太高 (3)海波吸收水放出的热量,温度升至48℃(熔点)后,继续吸热熔化,温度不变;同时水放出热量,温度降低,降至48℃时,水与海波温度相同,不再发生热传递,水温就维持在48℃ (4)否。冰水混合物的温度为0℃,当冷水温度降低到0℃时,不能持续放热,无法凝固
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