Question

1．如图所示，在比较酒精和水比热容大小的实验中，用左边装置对质量相同的酒精和水进行加热，得到图乙所示的温度-时间坐标图．

（1）装置中用一盏酒精灯的火焰对同样的试管加热，目的是控制在相同的时间内两种液体吸收热量相等．由坐标图可判断水的比热容大．
（2）第80s时试管内酒精的内能大于（选填“大于”“小于”或“等于”）第60s时试管内酒精的内能，假如质量不变，原因是不断吸收热量．
（3）用酒精灯加热两种液体，是通过热传递方式改变液体的内能．若实验时完全燃烧了10g酒精，可释放3×10⁵J的热量，假如这些热量有21%被谁吸收，则可以使5kg的水从20℃加热至50℃．（酒精的热值是3×10⁷J/kg；水的比热容c=4.2×10³J/（kg•℃）

Answer 1

分析 （1）探究物质比热容的大小需要控制的变量包括：吸收的热量，不同物质的质量，加热的时间和加热的方式．
根据图象中的沸点判断出水和酒精的图象，选取达到沸点前的横坐标上某一时间，比较纵坐标上升高温度的高低，两种液体吸收的热量相等，根据升高温度的不同可比较比热容的大小．
（2）物体吸收热量，内能增加；
（3）改变物体内能有两种方式：做功和热传递；
根据热值公式q=$\frac{Q}{m}$计算出完全燃烧10g酒精释放出的热量，根据Q_吸=ηQ_放及Q_吸=cm△t计算水的质量．

解答 解：（1）装置中用一盏酒精灯的火焰对同样的试管加热，目的是方便控制在相同的时间内两种液体吸收热量相同．
由图象所示，在沸腾之前，加热相同的时间，水升高的温度低，由此可判断，在质量和吸收热量相同的条件下，水吸热本领较强，即水的比热容大．
（2）60s到80s之间，酒精处于沸腾，虽然温度不变，但需不断吸收热量，内能增加，所以80s时酒精的内能大．
（3）用酒精灯加热两种液体，是通过热传递方式改变液体的内能；
由q=$\frac{Q}{m}$得，10g酒精完全燃烧放出的热量为：Q=qm=3×10⁷J/kg×10×10^-3kg=3×10⁵J；
由题意知，Q_吸=21%Q_放=21%×3×10⁵J=6.3×10⁴J；
由Q吸=cm△t得，m=$\frac{{Q}_{吸}}{c△t}$=$\frac{6.3×1{0}^{4}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（50℃-20℃）}$=5kg．
故答案为：
（1）吸收热量；水；（2）大于；不断吸收热量；（3）热传递；3×10⁵；5．

点评 “比较不同物质的吸热能力”的实验是热学最主要的实验．此实验不仅考查学生对基本过程的掌握情况，物理学中用比热容来表示不同物质的吸热能力，物质的比热容越大，吸热能力越强，且相同质量的不同物质，吸收相同的热量，温度变化小的吸热能力强，或比热容大；质量相同的不同物质升高相同温度，吸收热量多的吸热能力强，即比热容大．且实验中通过加热时间来体现吸收热量的多少．