Question

南長區(qū)某學(xué)校九年級(jí)物理興趣小組的同學(xué)在研究“沙子和水誰的吸熱本領(lǐng)大”時(shí)，選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質(zhì)量都是200g的沙子和水加熱．他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖象如圖所示．已知酒精的熱值是3.0×10⁷J/kg，加熱時(shí)酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精．那么請(qǐng)問：

（1）a圖和b圖哪個(gè)是沙子吸熱升溫的圖象？為什么？

（2）加熱滿2min時(shí)，水吸收了多少熱量？

（3）給水加熱持續(xù)了10min時(shí)間，共消耗了多少酒精？這些酒精如果完全燃燒將放出多少熱量？

（4）試求出沙子的比熱容．

Answer 1

           （1）用兩只完全相同的酒精燈，分別給水和沙子加熱，這樣做的目的是使水和沙子在相同時(shí)間吸收相同的熱量，再利用公式△t=進(jìn)行分析．

（2）從圖象可知，加熱滿2min，水的溫度從20℃上升到70℃，從而可知和水的溫度變化，已知水的質(zhì)量和比熱容，可利用公式Q_吸=c•m•△t計(jì)算水吸收的熱量．

（3）已知酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精，便可以計(jì)算出給水加熱10min時(shí)間消耗的酒精，已知酒精的熱值，可利用公式Q_放=mq計(jì)算熱量．

（4）相同時(shí)間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量，從（2）可知，加熱2min水吸收的熱量，已知酒精的質(zhì)量和加熱2min酒精的溫度變化，可利用公式c=計(jì)算沙子的比熱容．

解答： 解：

（1）圖a表示的是沙子吸熱升溫的過程，

因?yàn)樯匙雍退�的質(zhì)量相等，吸收相同熱量時(shí)，沙子的比熱容比水小，

從公式△t=可知，沙子溫度升得多．

（2）∵c_水=4.2×10³J/（kg•℃），m_水=200g=0.2kg，△t_水=70℃﹣20℃=50℃，

∴Q_水吸=C_水m_水△t_水=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（70℃﹣20℃）=42000J．

（3）∵酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精，

∴加熱10min時(shí)間消耗的酒精為；m=0.8g×10=8g=8×10^﹣3kg，

Q_放=mq=8×10^﹣3kg×3.0×10⁷J/kg=2.4×10⁵J．

（4）∵相同時(shí)間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量

∴在2分鐘的時(shí)間內(nèi)，

Q_沙吸=Q_水吸=42000J，

又∵加熱滿2min，沙子的溫度從20℃上升到250℃，

△t_沙=250℃﹣20℃=230℃，m_沙=200g=0.2kg

∴c_沙==≈9.13×10²J/（kg•℃）．

答：（1）圖a表示的是沙子吸熱升溫的過程；

因?yàn)樯匙雍退�的質(zhì)量相等，吸收相同熱量時(shí)，沙子的比熱容比水小，從公式△t=可知，沙子溫度升得多．

（2）水吸收了42000J的熱量．

（3）共消耗了8×10^﹣3kg的酒精，酒精完全燃燒將放出2.4×10⁵J的熱量．

（4）沙子的比熱容為9.13×10²J/（kg•℃）．