Question

20．小強(qiáng)是一個(gè)喜歡思考的同學(xué)，他隨家人到海邊玩耍時(shí)，發(fā)現(xiàn)陽(yáng)光下的海水和岸邊的沙子溫差很大．于是，他帶回一些岸邊的沙子想比較沙子和水這兩種物質(zhì)吸熱能力的差異．他設(shè)計(jì)如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，所使用儀器規(guī)格也完全相同．請(qǐng)你來(lái)幫他完成實(shí)驗(yàn)：

（1）測(cè)量出體積相同的水和沙子，然后安裝儀器，并記下沙子和水的初始溫度．請(qǐng)你找出上述敘述中的錯(cuò)誤并改正；錯(cuò)誤：體積相同的水和沙子；改正：質(zhì)量相同的水和沙子；
（2）在實(shí)驗(yàn)時(shí)只要控制加熱時(shí)間（選填“加熱時(shí)間”或“溫度變化”）相同就可以確定水沙子吸收了相同的熱量；加熱完成后只要比較他們溫度變化（選填“加熱時(shí)間”或“溫度變化”）的多少就可以比較出沙子和水吸熱能力差異；
（3）小強(qiáng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，做出如圖乙所示圖象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可計(jì)算出沙子的比熱容為1.4×10³J/（kg•℃）；
（4）小強(qiáng)查表得知，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的沙子的比熱容比實(shí)際值要大一些，如果測(cè)量過(guò)程中沒(méi)有錯(cuò)誤，你認(rèn)為造成此誤差的原因是酒精燃燒時(shí)不一定完全燃燒，酒精燃燒時(shí)釋放的熱量不能完全被沙子吸收．

Answer 1

分析 （1）探究不同種類物質(zhì)的吸熱能力，需要控制物質(zhì)的質(zhì)量相同；
（2）水和沙子吸收了熱量的多少是通過(guò)控制酒精燈的加熱時(shí)間體現(xiàn)的，通過(guò)比較溫度的變化，得出相應(yīng)的結(jié)論；
（4）根據(jù)兩種液體相同時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相等及Q=cm△t來(lái)計(jì)算；
（3）酒精燃燒時(shí)不一定完全燃燒和酒精燃燒時(shí)釋放的熱量不能完全被沙子吸收都會(huì)造成酒精完全燃燒釋放的熱量大于沙子吸收的熱量．

解答 解：
（1）探究不同種類物質(zhì)的吸熱能力是否會(huì)不同，需要控制水和沙子的質(zhì)量相同，因此，錯(cuò)誤是：體積相同的水和沙子；改正：質(zhì)量相同的水和沙子．
（2）在實(shí)驗(yàn)時(shí)只要控制加熱時(shí)間相同就可以確定水和沙子吸收了相同的熱量；加熱完成后只要比較它們溫度變化△t的多少就可以比較出沙子和水吸熱能力差異；若在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，沙子溫度升高的比水多，則吸熱能力較強(qiáng)的是水．
（3）由圖象知，加熱時(shí)間相同時(shí)，沙子升高的溫度為水升高溫度的3倍，水和沙子吸收的熱量相同，則：c_沙子m△t_沙子=c_水m△t_水，
則c_沙子=$\frac{{c}_{水}△{t}_{水}}{3△{t}_{水}}$=$\frac{1}{3}$c_水=$\frac{1}{3}$×4.2×10³J/（kg•℃）=1.4×10³J/（kg•℃）；
（4）實(shí)驗(yàn)測(cè)得的沙子的比熱容比實(shí)際值要大一些，原因是：酒精燃燒時(shí)不一定完全燃燒，酒精燃燒時(shí)釋放的熱量不能完全被沙子吸收等，根據(jù)Q_放=qm計(jì)算出的熱量大于沙子吸收的熱量，根據(jù)c=$\frac{Q}{m△t}$可知，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的沙子的比熱容比實(shí)際值要大一些．
故答案為：（1）①錯(cuò)誤：體積相同的水和沙子；②改正：質(zhì)量相同的水和沙子；（2）加熱時(shí)間；溫度變化；（3）1.4×10³；（4）酒精燃燒時(shí)不一定完全燃燒，酒精燃燒時(shí)釋放的熱量不能完全被沙子吸收．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究沙子和水的吸熱能力實(shí)驗(yàn)，注意控制變量法在本實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，同時(shí)應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．