Question

小王同学参加了学校物理兴趣小组，在与同学探究“沙子和水谁的吸热本领大”时，用两个相同的容器分别装有质量都是200g的沙子和水，用两只完全相同的酒精灯在相同环境下分别加热。他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像如图所示。已知酒精的热值是3.0×10⁷J/kg；水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃)，设加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精。 则：

（1）图中a图和b图哪个是沙子吸热升温的图像？为什么？
（2）给水加热持续了10min时间，消耗的酒精如果完全燃烧将放出多少热量？
（3）试求出沙子的比热容。

Answer 1

分析：（1）图a表示的是沙子吸热升温的过程；因为沙子的比热比水小，吸收相同热量时，沙子温度升得多。
（2）10min消耗的酒精质量：m_酒=0.8g/min×10min=8g=8×10^-3kg
酒精完全燃烧放出的热量：Q_放= m_酒.q_酒=8×10^-3kg×3.0×10⁷J/kg=2.4×10⁵J
（3）由图象知，水加热2分钟时的温度是70℃。
Q_吸=c•m•△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（70℃-20℃）=4.2×10⁴J
∵相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量。
∴在2分钟的时间内， Q_沙吸=Q_水吸
即：c_沙×0.2kg×（250℃-20℃）=4.2×10⁴J
解得：c_沙=0.91×10³J/（kg•℃）