(2012?蘇州一模)某校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,用兩個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.他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時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?℃).加熱時酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精.那么請問:
(1)圖中a圖和b圖哪個是沙子吸熱升溫的圖象?為什么?
(2)給水加熱持續(xù)了10min時間,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.
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間吸收相同的熱量,再利用公式△t=
Q
Cm
進(jìn)行分析.
(2)已知酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精,便可以計算出給水加熱10min時間消耗的酒精,已知酒精的熱值,可利用公式Q=mq計算熱量.
(3)由圖b知,在2min時間內(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馁|(zhì)量相等,吸收相同熱量時,沙子的比熱容比水小,
從公式△t=
Q
Cm
可知,沙子溫度升得多.
(2)∵酒精燈平均每分鐘消耗0.8g酒精,
∴加熱10min時間消耗的酒精為:
m=0.8g×10=8g=8×10-3kg,
Q=mq=8×10-3kg×3.0×107J/kg=2.4×105J;
(3)由圖b知,在2min時間內(nèi),△t=70℃-20℃=50℃,
Q水吸=Cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=42000J,
∵相同時間內(nèi)酒精燈燃燒放出相同的熱量
∴在2分鐘的時間內(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=250℃-20℃=230℃,m=200g=0.2kg
∴C=
Q沙吸
m△t
=
42000J
0.2kg×230℃
≈0.91×103J/(kg?℃).
答:(1)a圖,沙子的比熱容小于水,相同質(zhì)量的水和沙子吸收相同的熱量,沙子溫度升得高;
(2)消耗的酒精如果完全燃燒將放出2.4×105J的熱量;
(3)沙子的比熱容為0.91×103 J/(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間變化的圖象搜集有關(guān)信息是本題的關(guān)鍵.
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