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15.小明将装有热奶的奶瓶放入室温的水中,水温约为10℃,热奶的温度约为45℃,同时,他还利用温度计和钟表测出温度的变化情况,并作出了水和热奶的温度随时间变化的关系曲线,如图甲是用水来冷却热牛奶的示意图,图乙是记录牛奶、水温度随时间变化的图(c=4.2×103J/kg•℃)
(1)图中表示热牛奶温度随时间变化的曲线应是Ⅰ(填写“Ⅰ”或“Ⅱ”)图中A点的物理意义是牛奶和水混合温度,混合温度是18℃
(2)若水的质量为1.5kg,在这个过程中水吸收的热量是5.04×104J
(3)小明同学想根据图形分析“牛奶和水的比热容谁大”,请问他不能(选填“能”或“不能”)达到目的,请简单说明,理由是牛奶的质量小于水的质量
(4)参考小明同学记录的数据,如果你要喝一杯奶咖,可以有两种方法供你选择:
①先将烧开的热咖啡倒入杯中,冷却5min,然后加一匙冷牛奶
②先将烧开的热咖啡倒入杯中,立即将一匙冷牛奶加进杯中,然后冷却5min
你认为方式①的冷却效果较好.

分析 (1)由于是用水来冷却热牛奶,水吸热、温度升高,牛奶放热、温度降低,据此确定哪个是表示热牛奶温度随时间变化的曲线;最后达到热平衡时,温度不变;
(2)由图得出水升高的温度,再利用Q=cm△t求水吸收的热量;
(3)要比较水和牛奶的比热容大小,必须使奶和水的质量相同,并且同样受热、放热,然后比较温度的变化情况.据此分析回答.
(4)温度自然降低的规律是先快后慢,一杯热奶咖啡冷却时,开始时温度自然降低的快,不需要加冷牛奶.

解答 解:
(1)因为是用水来冷却热牛奶,所以水的温度升高,牛奶的温度下降,所以“I”是表示热牛奶温度随时间变化的曲线;
图中A点的物理意义是牛奶和水混合温度,混合温度是18℃;
(2)水升高的温度△t=18℃-10℃=8℃,
水吸收的热量:
Q=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×1.5kg×8℃=5.04×104J
(3)若要比较水和牛奶的比热容大小,必须使奶和水的质量相同,并且同样受热、放热,然后比较温度的变化情况.在此题中牛奶的质量小于水的质量,所以不能达到目的.
(4)由图线“Ⅰ”可知高温物体温度自然降低的规律是先快后慢,一杯热奶咖啡冷却时,开始时温度自然降低的快,不必加冷牛奶,5min后在温度降低比较缓慢的时候再加一匙冷牛奶,效果会比一开始就加冷牛奶到热咖啡中好一些.方式①的冷却效果较好.
故答案为:
(1)I;牛奶和水混合温度,混合温度是18℃;
(2)5.04×104
(3)不能;牛奶的质量小于水的质量;
(4)①.

点评 本题考查了图线分析、求水的初末温度、求水吸收的热量,分析清楚图象、由图象求出相关温度是正确解题的关键,掌握基础知识、应用热量公式即可正确解题.

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