Question

12．如圖1所示是“探究不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)．將質(zhì)量相等的沙子和水分別裝在易拉罐中，并測出沙子和水的初溫．然后用酒精燈加熱并不斷攪拌，每隔lmin記錄一次溫度．
實(shí)驗(yàn)記錄如下表

加熱時間/min	0	1	2	3	4
溫度/℃沙子	20	25	29	34	38
水	20		22	23	24

（1）實(shí)驗(yàn)中，加熱時間實(shí)質(zhì)上反映了吸熱的多少．
（2）將實(shí)驗(yàn)記錄中空格處填入合適的數(shù)字，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖2中畫出沙子和水的溫度隨時間變化的圖象．

（3）分析圖象可知，對于質(zhì)量相等的沙子和水：吸收相等熱量，升溫較快的是沙子；若使兩者升高相同的溫度，則水 吸收的熱量較多．
（4）如果測出沙和水混合后的比熱容是1.18×10³ J/（kg•℃），已知干沙子的比熱容是0.98×10³ J/（kg•℃），則沙和水混合后含水的百分比約為6.2%．

Answer 1

分析 （1）我們使用相同的酒精燈，通過加熱時間的長短來比較吸熱多少，加熱時間長則吸熱熱量多，這種方法叫轉(zhuǎn)化法．
（2）由表中水的溫度變化特點(diǎn)求解；根據(jù)描點(diǎn)法作圖；
（3）根據(jù)圖象得出結(jié)論；加熱時間長吸收的熱量多；
（4）根據(jù)公式Q=cm△t，分別寫出濕沙子（即沙和水混合后）吸收的熱量、干沙子和水吸收的熱量，濕沙子吸收的熱量等于干沙子和水吸收的熱量，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識求出沙和水混合后含水的百分比．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中用酒精燈加熱，加熱時間實(shí)質(zhì)上反映了吸熱的多少；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，每加熱一分鐘，水升溫1°C，故空格中的數(shù)據(jù)為21°C；
由表中沙子和水加熱時間及對應(yīng)的溫度，根據(jù)描點(diǎn)法作圖；如下所示：

（3）分析圖象可知，對于質(zhì)量相等的沙子和水：在相同的加熱時間內(nèi)，吸收相等熱量，升溫較快的是沙子；若使兩者升高相同的溫度，水加熱的時間要長，則水吸收的熱量較多；
（4）設(shè)出以下物理量：m₁--干沙子的質(zhì)量，m₂--水的質(zhì)量，m--干沙子和水的混合物的質(zhì)量；
c₁--干沙子的比熱容，c₂--水的比熱容，c--沙子和水的混合物的比熱容；Q₁--干沙子吸收的熱量，Q₂--水吸收的熱量，Q--沙子和水的混合物吸收的熱量；
△t--溫度差．
沙子和水的混合物、沙子、水各自吸收的熱量可以表示為：
Q=c（m₁+m₂）△t，
Q₁=c₁m₁△t，
Q₂=c₂m₂△t，
根據(jù)Q=Q₁+Q₂，
即c（m₁+m₂）△t=c₁m₁△t+c₂m₂△t，將已知的比熱代入，
c=1.18×10³ J/（kg•℃），
c₁=0.98×10³ J/（kg•℃），
c₂=4.2×10³ J/（kg•℃），
化簡可得：$\frac{{m}_{1}}{{m}_{2}}$=$\frac{302}{20}$，方程兩邊同時加1得：$\frac{{m}_{1}{+m}_{2}}{{m}_{2}}$=$\frac{302+20}{20}$，
則沙和水混合后含水的百分比：$\frac{{m}_{2}}{{m}_{1}{+m}_{2}}$=$\frac{20}{302+20}$≈6.2%
故答案為：（1）吸熱的多少；（2）如上圖所示；（3）沙子；水；（4）6.2%．

點(diǎn)評 本題探究不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象，考查轉(zhuǎn)換法和控制變量法的運(yùn)用及數(shù)據(jù)的處理及熱平衡方程的應(yīng)用，最后一問有關(guān)混合物質(zhì)的比熱容問題有難度，為壓軸題．