Question

9．在“比較不同物質(zhì)吸熱升溫情況”的實驗中

（1）小麗和小明用一套器材做加熱水和油的實驗，如圖甲所示．在組裝器材時應先調(diào)節(jié)A（填A或B）的高度，調(diào)節(jié)它的高度是為了確保使用外焰加熱．
（2）組裝好器材，他們先后在同一個燒杯中稱出質(zhì)量相等的水和油，分別加熱相同的時間，比較水和煤油升高的溫度，得出結論．要完成該實驗，除圖甲所示器材外，還需要的一個測量工具是秒表．
（3）在對實驗進行反思時，他們認為原方案有需要兩次加熱耗時長等缺點，因此改進方案并設計了圖乙所示的裝置．與原方案相比，該方案除克服了上述缺點外還具有的優(yōu)點是該方案避免兩次加熱，用同一熱源加熱確保在相等時間內(nèi)吸收的熱量相等．（答出一個即可）
（4）給100 g水和100 g油加熱，其溫度隨加熱時間的變化關系如圖丙所示．100 g水6分鐘吸收的熱量為6300J，100g油6分鐘吸熱為6300J，油的比熱容是2.1×10³J/（kg•℃）．

Answer 1

分析 （1）組裝實驗儀器是實驗中的一個重要環(huán)節(jié)，應從最優(yōu)化的角度去考慮，避免重復調(diào)整．
（2）實驗需要測量水與煤油的加熱時間，需要用到秒表；液體吸收相等的熱量，升高的溫度越高，液體的吸熱能力越弱．
（3）從能否讓水和煤油在相同時間內(nèi)吸收相同熱量來分析圖示實驗，得出結論．
（4）通過正確讀圖，可獲得相關數(shù)據(jù)，要求100 g水每分鐘吸收的熱量，可先運用公式Q_水吸=c_水m_水（t-t₀）求出12min的時間吸收的熱量，即可得到每分鐘吸收的熱量；兩種液體在同樣的條件下吸熱，與熱源有關而不會因比熱容的不同而不同，所以同時間內(nèi)是一樣的；根據(jù)吸熱時間的關系，可知都到達30℃時，兩者吸收的熱量是相同的，由此可根據(jù)熱烈的計算公式Q_油吸=c_油m_油（t-t₀）進行變形求解得出．

解答 解：（1）組裝實驗儀器時，應根據(jù)酒精燈及其火焰的高度先固定圖中的A部分，使酒精燈的外焰正好能給燒杯加熱，然后再固定圖中的B部分，這樣可以避免重復調(diào)整；
（2）在同一個燒杯中稱出質(zhì)量相等的水和煤油，分別加熱相同的時間，比較水和煤油升高的溫度，得出結論．實驗中需要測量水與煤油的加熱時間，需要用到秒表；
（3）由圖乙所示實驗可知，實驗用同一燒杯用“水浴法”對水與煤油同時加熱，該方案避免兩次加熱，用同一熱源加熱確保在相等時間內(nèi)吸收的熱量相等；
（4）（1）12min時，水吸收的熱量為：Q_水吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.1kg×（30℃-0℃）=12600J
所以6min水吸收的熱量為：Q_水=$\frac{1}{2}$Q_水吸=$\frac{1}{2}$×12600J=6300J；
因同一熱源放熱一樣，故二者在相同時間吸熱相同，即Q_油=Q_水=6300J；
由Q=cm（t-t₀）得：油的比熱容為：c_油=$\frac{{Q}_{油}}{m（t-{t}_{0}）}$=$\frac{6300J}{0.1kg×（30℃-0℃）}$=2.1×10³J/（kg•℃）．
故答案為：（1）A；確保使用外焰加熱；（2）升高的溫度；秒表；（3）該方案避免兩次加熱，用同一熱源加熱確保在相等時間內(nèi)吸收的熱量相等；
（4）6300；6300；2.1×10³J/（kg•℃）．

點評 “比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實驗是熱學最主要的實驗．此實驗不僅考查學生對基本過程的掌握情況，更進一步考查學生運用基本知識和方法分析問題、提出問題的能力．要知道“水浴法”加熱的優(yōu)點．