Question

20．小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小．
（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是由下而上（由下而上/由上而下）．
（2）为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素有：酒精和碎纸片的质量，两杯水的质量等．
（3）实验数据记录如表：

燃　料	加热前水温℃	燃料燃尽时水温℃	燃料的热值 J/kg
酒　精	15	35	2.4×106
碎纸片	15	25	？

根据表中数据，计算出碎纸片的热值是1.2×10⁶J/kg．
（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏小（选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的主要原因是：存在热损失或者燃料没有完全燃烧．
（5）另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否比较出两种燃料的热值？不能（能/不能）理由：水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少，为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什么改进建议？增加水的质量或减少燃料的质量．

Answer 1

分析 （1）安装实验仪器一般按照先下后上，先左后右的顺序安装；
（2）本实验是用燃烧酒精和碎纸片放出的热量加热烧杯内的水，通过水温度的变化，比较水吸热的多少，从而得出碎纸片的热值与酒精热值的大小关系，再计算出碎纸片的热值，因此要控制变量（酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量、以及两个烧杯）相等或相同；
（3）通过水温度的变化值得出水吸热的大小关系，也就知道燃烧酒精和碎纸片放出热量的关系，又知道燃烧的质量相同，据此得出热值关系，求出碎纸片的热值；
（4）有两个原因，一是“烧杯、空气也吸收热量”，二是“燃料不可能完全燃烧”；
（5）液体沸腾后吸热温度保持不变，据此进行分析．

解答 解：
（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材；
（2）为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同；
（3）相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，可见酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2×10⁶J/kg；
（4）因为烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小．
（5）因为水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少，所以在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，将不能比较两种燃料的热值；为避免出现在实验中水沸腾的现象，应增加水的质量或减少燃料的质量．
故答案为：（1）由下而上；（2）酒精和碎纸片的质量；两杯水的质量；（3）1.2×10⁶；（4）小；存在热损失或者燃料没有完全燃烧；（5）不能；水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少；增加水的质量或减少燃料的质量．

点评 用相同质量的酒精和碎纸片燃烧加热水，通过水温的变化比较水吸热多少，通过水吸热多少比较放热多少，从而得出相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热多少，即热值的大小，较难理解！