Question

20．在“比较两种液体比热容的大小”实验中，提供的装有液体、发热电阻丝和温度计的烧瓶（各烧瓶完全相同；各烧瓶中的液体种类不同、质量相同；各烧瓶中发热电阻丝完全相同）若干，其他器材任选．
（1）小明选用的两个烧瓶中分别装有A、B两种液体，选用的其他器材及实物连接图如图所示．给A、B两种液体加热时，小明“先闭合S₁和S₂，后闭合S₃，一段时问后，断开S₃．”这样操作可保证加热时间相同，其目的是使两种液体吸收的热量相同．通过观察，发现A液体中温度计示数的变化量大，则B液体比热容大．
（2）小明将装有A液体的烧瓶换成装有C液体的烧瓶，将装有B液体的烧瓶换成装有D液体的烧瓶．其他器材及实物连接关系不变，又做了一次实验．他“先闭合S₁和S₂，后闭合S₃，发现C液体温度升高得快，一段时间后，断开S₁，同时记下C液体中温度计示数的变化量△t．又过了一段时间，当D液体中温度计示数的变化量也等于△t时，断开S₂．”因为C液体加热时间短，所以D液体比热容大．
（3）该过程A烧瓶中2kg的液体从20℃升高到70℃，已知该液体的比热容4.2×10³J/（kg•℃）求：
①该液体吸收的热量．
②如果这部分能量由煤气完全燃烧提供，则需要多少克煤？已知煤气的热值为4.2×10⁷J/kg．

Answer 1

分析 （1）根据已知条件，质量相同，吸收的热量相等，利用物体吸收热量的公式Q=Cm△t，判断比热容的大小．
（2）升高的温度相同，加热设备相同，加热时间短的，吸收的热量就小．
（3）知道液体的质量、液体的比热容、液体的初温和末温，利用吸热公式Q_吸=cm△t求液体吸收的热量；由题知Q_吸=Q_放，根据公式Q_放=qm求出需要燃烧的煤的质量．

解答 解：（1）因为液体质量相同，A和B是并联在电路中．加热时间相等，加热设备相同，两种液体吸收的热量就相等，由Q=Cm△t知，比热容与△t成反比，A液体中温度计示数的变化量大，故B液体比热容大；
（2）已知C液体温度升高得快，断开S₁，即对C液体不再加热，故C液体加热时间短，即C液体吸收的热量小，C、D液体升高的温度相同，由Q=Cm△t知，C液体比热容较小，D比热容大．
（3）液体吸收的热量Q_吸=cm△t
=4.2×10³J/（kg•℃）×2kg×（70℃-20℃）
=4.2×10⁵J．
由题知：Q_吸=Q_放=m_煤q，
所以需要煤的质量：
m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{4.2×1{0}^{5}J}{4.2×1{0}^{7}J}$=0.01kg=10g．
故答案为：（1）相同；吸收的热量相同；B；
（2）C；D；
（3）①该液体吸收的热量为4.2×10⁵J；②需要10g克煤．

点评 考查了比热容的概念和物体吸收热量的公式的应用，属于中等题．