Question

2．学校物理兴趣小组的同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量都是200g的沙子和水加热．他们绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象如图所示．水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃），那么请问：
（1）图中b（“a”或“b”）是水吸热升温的图象；
（2）加热满2min时，水吸收了多少热量？
（3）试求出沙子的比热容．

Answer 1

分析 （1）知道相同质量的不同物质，在同样受热的情况下，比热容越大，吸热本领越强，温度变化越慢；否则越快；
（2）首先根据图象，得出加热2分钟时水的温度，然后根据公式Q=cm•△t进行计算；
（3）同时加热2分钟，水和沙子吸收的热量是相同的，然后根据公式Q=cm△t，代入吸收的热量、质量及升高的温度，从而计算出沙子的比热容．

解答 解：
（1）由图象知，在相同时间里，图b吸热后温度升高得少，根据水的比热容比沙子大，吸收相同热量时，水的温度升高得少，所以图b表示的是水吸热升温的过程；
（2）由图b可知，水加热满2分钟时的温度为70℃，
则水吸收的热量：
Q_吸=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（70℃-20℃）=4.2×10⁴J；
（3）由图a知，在2分钟的时间内，沙子的温度从20℃升高到250℃；
由于是两只完全相同的酒精灯，则相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量．
所以，在2分钟的时间内，Q_沙吸=Q_水吸，即：c_沙×m_沙△t_沙=Q_水吸，
带入数据有：c_沙×0.2kg×（250℃-20℃）=4.2×10⁴J，
解得：c_沙=0.91×10³J/（kg•℃）．
故答案为：
（1）b；（2）水吸收了4.2×10⁴J的热量；（3）沙子的比热容是0.91×10³J/（kg•℃）．

点评 考查了学生对比热容概念的理解，同时考查了学生根据图象分析问题的能力，同时考查了有关热量的计算及公式的变形运用．