Question

20．小强是一个喜欢思考的同学，他随家人到海边玩耍时，发现阳光下的海水和岸边的沙子温差很大．于是，他带回一些岸边的沙子想比较沙子和水这两种物质吸热能力的差异．他设计如图甲所示的实验装置，所使用仪器规格也完全相同．请你来帮他完成实验：

（1）测量出体积相同的水和沙子，然后安装仪器，并记下沙子和水的初始温度．请你找出上述叙述中的错误并改正；错误：体积相同的水和沙子；改正：质量相同的水和沙子；
（2）在实验时只要控制加热时间（选填“加热时间”或“温度变化”）相同就可以确定水沙子吸收了相同的热量；加热完成后只要比较他们温度变化（选填“加热时间”或“温度变化”）的多少就可以比较出沙子和水吸热能力差异；
（3）小强根据实验数据，做出如图乙所示图象，根据实验数据可计算出沙子的比热容为1.4×10³J/（kg•℃）；
（4）小强查表得知，由实验测得的沙子的比热容比实际值要大一些，如果测量过程中没有错误，你认为造成此误差的原因是酒精燃烧时不一定完全燃烧，酒精燃烧时释放的热量不能完全被沙子吸收．

Answer 1

分析 （1）探究不同种类物质的吸热能力，需要控制物质的质量相同；
（2）水和沙子吸收了热量的多少是通过控制酒精灯的加热时间体现的，通过比较温度的变化，得出相应的结论；
（4）根据两种液体相同时间内吸收的热量相等及Q=cm△t来计算；
（3）酒精燃烧时不一定完全燃烧和酒精燃烧时释放的热量不能完全被沙子吸收都会造成酒精完全燃烧释放的热量大于沙子吸收的热量．

解答 解：
（1）探究不同种类物质的吸热能力是否会不同，需要控制水和沙子的质量相同，因此，错误是：体积相同的水和沙子；改正：质量相同的水和沙子．
（2）在实验时只要控制加热时间相同就可以确定水和沙子吸收了相同的热量；加热完成后只要比较它们温度变化△t的多少就可以比较出沙子和水吸热能力差异；若在实验时发现，沙子温度升高的比水多，则吸热能力较强的是水．
（3）由图象知，加热时间相同时，沙子升高的温度为水升高温度的3倍，水和沙子吸收的热量相同，则：c_沙子m△t_沙子=c_水m△t_水，
则c_沙子=$\frac{{c}_{水}△{t}_{水}}{3△{t}_{水}}$=$\frac{1}{3}$c_水=$\frac{1}{3}$×4.2×10³J/（kg•℃）=1.4×10³J/（kg•℃）；
（4）实验测得的沙子的比热容比实际值要大一些，原因是：酒精燃烧时不一定完全燃烧，酒精燃烧时释放的热量不能完全被沙子吸收等，根据Q_放=qm计算出的热量大于沙子吸收的热量，根据c=$\frac{Q}{m△t}$可知，实验测得的沙子的比热容比实际值要大一些．
故答案为：（1）①错误：体积相同的水和沙子；②改正：质量相同的水和沙子；（2）加热时间；温度变化；（3）1.4×10³；（4）酒精燃烧时不一定完全燃烧，酒精燃烧时释放的热量不能完全被沙子吸收．

点评 本题是探究沙子和水的吸热能力实验，注意控制变量法在本实验中的应用，同时应用物理知识解决实际问题的能力．