Question

4．某校科學(xué)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)，用兩個(gè)相同的容器分別裝有質(zhì)量都是200g的沙子和水，用兩只完全相同的酒精燈在相同環(huán)境下分別加熱，并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，水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃），加熱時(shí)酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精，那么請問：
（1）圖中a（選填“a”或“b”）是沙子吸熱升溫的圖象．
（2）給水加熱持續(xù)了5min時(shí)間，消耗的酒精如果完全燃燒將放出多少熱量？
（3）試求出沙子的比熱容．

Answer 1

分析 （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=$\frac{Q}{cm}$進(jìn)行分析．
（2）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．
（3）由圖b知，在2min時(shí)間內(nèi)，水升高的溫度值，利用吸熱公式求水吸收的熱量，由于在相同時(shí)間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量，可得沙子吸收的熱量，由圖a知加熱2min，沙子的溫度從20℃上升到250℃，根據(jù)吸熱公式求沙子的比熱容．

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=$\frac{Q}{cm}$可知，沙子溫度升得多．
（2）由于酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精，則加熱5min時(shí)間消耗的酒精為：
m=0.8g×5=4g=4×10^-3kg，
所以，Q_放=mq=4×10^-3kg×3.0×10⁷J/kg=1.2×10⁵J；
（3）由圖b知，在2min時(shí)間內(nèi)，△t_水=70℃-20℃=50℃，
Q_水吸=c_水m_水△t_水=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（70℃-20℃）=42000J，
由于相同時(shí)間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量，則在2分鐘的時(shí)間內(nèi)，
Q_沙吸=Q_水吸=42000J，
由圖a知加熱2min，沙子的溫度從20℃上升到250℃，
△t_沙=250℃-20℃=230℃，m_沙=200g=0.2kg，
所以，c_沙=$\frac{{Q}_{沙吸}}{{m}_{沙}△{t}_{沙}}$=$\frac{42000J}{0.2kg×230℃}$≈0.91×10³J/（kg•℃）．
故答案為：（1）a；（2）酒精完全燃燒將放出的熱量為1.2×10⁵J；（3）沙子的比熱容為0.91×10³J/（kg•℃）．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式的掌握和運(yùn)用，能從液體的溫度隨時(shí)間變化的圖象搜集有關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．