问题 计算题

某同学在研究“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。已知水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),酒精的  热值是3.0×107J/kg,加热时每只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?

(2)加热满2min时,水吸收了多少热量?

(3)给水加热2min时间,消耗的酒精如果完全燃烧将放出多少热量?

(4)试求出沙子的比热容。

答案

(1)图a表示的是沙子吸热升温的过程;(2)4.2×104J;(3)4.8×104J;(4)913J/(kg•℃).

题目分析: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,再利用公式进行分析.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.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2min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.相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量,所以2min水和沙子吸收的热量也相同,由图a得出沙子温度的变化量,再根据计算沙子的比热容.

(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,从公式可知,沙子温度升得多.

(2)由b图象可知,水的温度从20℃上升到70℃,加热满2min时水吸收的热量:Q水吸=c水m水△t水=4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2×104J.

(3)由题意可知酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精,加热2min时间消耗的酒精为;m=0.8g×2=1.6g=1.6×10-3kg,放出的热量为Q放=mq=1.6×10-3kg×3.0×107J/kg=4.8×104J.

(4)∵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=4.2×104J,

又∵加热满2min,沙子的温度从20℃上升到250℃,

△t沙=250℃-20℃=230℃,m沙=200g=0.2kg,

单项选择题 A1/A2型题
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