Question

外国语学校初三（1）班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．已知水的比热容是4.2×10³J/（kg?℃），那么请问：
（1）图中a图和b图哪个是沙子吸热升温的图象？为什么？
（2）请根据图象说出水在受热过程中温度变化的特点．
（3）加热满2min时，水吸收了多少热量？
（4）试求出沙子的比热容．

Answer 1

分析：（1）在回答问题时，要理解吸热本领大的真正含义．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）仔细观察图象，分析水的温度随时间的变化情况．在沸腾之前，温度升高得先快后慢，达到沸点后，温度保持不变．（3）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．（4）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）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）水在受热过程中，温度变化呈先快后慢，至沸腾时温度保持不变的特点．
（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
（4）∵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
C_沙×0.2kg×（250℃-20℃）=4.2×10⁴J
解得：C_沙=0.91×10³J/（kg?℃）
答：（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）水在受热过程中，温度变化呈先快后慢，至沸腾时温度保持不变的特点；（3）水吸收了4.2×10⁴J的热量；（4）沙子的比热容是0.91×10³J/（kg?℃）．

点评：此题通过各个方面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．