Question

外國語學校初三（1）班物理興趣小組的同學在研究“沙子和水誰的吸熱本領大”時，選用了兩只完全相同的酒精燈分別給質量都是200g的沙子和水加熱．他們繪制出沙子與水的溫度隨加熱時間變化的圖象如圖所示．已知水的比熱容是4.2×10³J/（kg?℃），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）請根據(jù)圖象說出水在受熱過程中溫度變化的特點．
（3）加熱滿2min時，水吸收了多少熱量？
（4）試求出沙子的比熱容．

Answer 1

解：（1）圖a表示的是沙子吸熱升溫的過程；
因為沙子的比熱比水小，吸收相同熱量時，沙子溫度升得多．
（2）水在受熱過程中，溫度變化呈先快后慢，至沸騰時溫度保持不變的特點．
（3）由圖象知，水加熱2分鐘時的溫度是70℃．Q_吸=c?m?△t
=4.2×10³J/（kg?℃）×0.2kg×（70℃-20℃）
=4.2×10⁴J
（4）∵相同時間內酒精燈燃燒放出相同的熱量．
∴在2分鐘的時間內，
Q_沙吸=Q_水吸
C_沙×0.2kg×（250℃-20℃）=4.2×10⁴J
解得：C_沙=0.91×10³J/（kg?℃）
答：（1）圖a表示的是沙子吸熱升溫的過程．因為沙子的比熱比水小，吸收相同熱量時，沙子溫度升得多；（2）水在受熱過程中，溫度變化呈先快后慢，至沸騰時溫度保持不變的特點；（3）水吸收了4.2×10⁴J的熱量；（4）沙子的比熱容是0.91×10³J/（kg?℃）．
分析：（1）在回答問題時，要理解吸熱本領大的真正含義．相同質量的不同物質，在同樣受熱的情況下，比熱容越大，吸熱本領越強，溫度變化越慢；否則越快．（2）仔細觀察圖象，分析水的溫度隨時間的變化情況．在沸騰之前，溫度升高得先快后慢，達到沸點后，溫度保持不變．（3）首先根據(jù)圖象，得出加熱2分鐘時水的溫度，然后根據(jù)公式Q=cm?△t進行計算．（4）同時加熱2分鐘，水和沙子吸收的熱量是相同的，然后根據(jù)公式Q=cm?△t，代入吸收的熱量、質量及升高的溫度，從而計算出沙子的比熱容．
點評：此題通過各個方面考查了學生對比熱容概念的理解，同時考查了學生根據(jù)圖象分析問題的能力，同時考查了有關熱量的計算及公式的變形運用．