Question

【题目】小王同学参加了学校物理兴趣小组，在与同学探究“沙子和水谁的吸热本领大”时，用两个相同的容器分别装有质量都是200g的沙子和水，用两只完全相同的酒精灯在相同环境下分别加热。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。已知酒精的热值是3.0×107J/kg；水的比热容是4.2×103J/（kg℃），设加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精。 则：

(1)图中a图是哪种物质吸热升温的图象？

(2)给水加热持续了10min时间，消耗的酒精如果完全燃烧将放出多少的热量？

(3)给水持续加热2min时间，水吸收了多少热量？

(4)沙子的比热容为多少？

Answer 1

【答案】（1）沙子 （2）2.4×105 J （3）4.2×104J （4）1.0×103J/（kg℃）

【解析】（1）因为沙子的比热容比水小，所以在沙子和水的质量相等且吸收相同热量时，从公式△t=Q/cm知道，沙子温度升得多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程。

（2）因为酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精，所以加热10min时间消耗的酒精质量为：m=0.8g×10=8g=8×10-3 kg，

如果消耗的酒精完全燃烧，则将放出的热量是：Q放=mq=8×10-3 kg×3.0×107 J/kg=2.4×105 J；

（3）由b图知道，给水持续加热2min温度的变化是：△t水 =70℃-20℃=50℃，

此时水吸收的热量是：Q水吸=c水m水△t水=4.2×103 J/（kg℃）×0.2kg×（70℃-20℃）=4.2×104J ；

（4）因为用两只完全相同的酒精灯在相同环境下分别加热，所以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=4.2×104J ，

又因为加热2min，沙子的温度的变化是：△t沙=230℃-20℃=210℃，m沙=200g=0.2kg

所以沙子的比热容为c沙 =Q沙吸/m沙△t沙=4.2×104J/0.2kg×210℃=1×103 J/（kg℃）。