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横河实验学校九年级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.已知酒精的热值是3.0×107J/kg,水的比热容是4.2×103J/、加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精、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)给水加热持续了10min时间,共消耗了多少酒精?这些酒精如果完全燃烧将放出多少热量?
(5)试求出沙子的比热容.

【答案】分析:(1)用两只完全相同的酒精灯,分别给水和沙子加热,这样做的目的是使水和沙子在相同时间吸收相同的热量,再利用公式△t=进行分析.
(2)从温度随加热时间变化的图象可知,横坐标是时间,纵坐标是温度,再从图象中找规律.
(3)从图象可知,加热满2min,水的温度从20℃上升到70℃,从而可知和水的温度变化,已知水的质量和比热容,可利用公式Q=c?m?△t计算水吸收的热量.
(4)已知酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精,便可以计算出给水加热10min时间消耗的酒精,已知酒精的热值,可利用公式Q=mq计算热量.
(5)相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量,从(2)可知,加热2min水吸收的热量,已知酒精的质量和加热2min酒精的温度变化,可利用公式C=计算沙子的比热容.
解答:解:
(1)图a表示的是沙子吸热升温的过程,
因为沙子和水的质量相等,吸收相同热量时,沙子的比热容比水小,
从公式△t=可知,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)∵C=4.2×103J/(kg?℃),m=200g=0.2kg,△t=70℃-20℃=50℃,
∴Q水吸=Cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=42000J.
(4)∵酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精,
∴加热10min时间消耗的酒精为;m=0.8g×10=8g=8×10-3kg,
Q=mq=8×10-3kg×3.0×107J/kg=2.4×105J.
(5)∵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=42000J,
又∵加热满2min,沙子的温度从20℃上升到250℃,
△t=250℃-20℃=230℃,m=200g=0.2kg
∴C==≈9.13×102J/(kg?℃).
答:(1)图a表示的是沙子吸热升温的过程,
因为沙子和水的质量相等,吸收相同热量时,沙子的比热容比水小,
从公式△t=可知,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42000J的热量.
(4)共消耗了8×10-3kg的酒精,酒精完全燃烧将放出2.4×105J的热量.
(5)沙子的比热容为9.13×102J/(kg?℃).
点评:此题考查了学生对吸热公式的掌握和运用,并可利用公式计算热量和比热容,能从液体的温度随时间变化的图象搜集有关信息是本题的关键.
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(2)加热满2min时,水吸收了多少热量?
(3)给水加热持续了10min时间,共消耗了多少酒精?这些酒精如果完全燃烧将放出多少热量?
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