Question

16．为了比较水和酒精的吸热能力，小明在实验室用如图所示的装置做了实验．（在实验条件下，水的沸点为100℃，酒精的沸点为78℃）
（1）在两个容器内装入质量相同的水和酒精，它们的初始温度都为20℃．选用相同电加热器的目的是：使水和酒精在相同时间内吸收相同的热量．
（2）小明在同时加热一段时间后，发现酒精温度升高到60℃，而水的温度升高到43℃，这说明水的吸热能力强．酒精的比热容是2.4×10³J/（kg•℃）．
（3）小明继续同时加热较长时间，发现酒精温度升高到78℃，而水温升高到86℃，仪器装置都正常工作，可能的原因是酒精沸腾后温度保持不变．
（4）实验选用电加热器而不用酒精灯加热，其优点是在相同时间内对外供热相同（写一条）．

Answer 1

分析 （1）实验要应用控制变量法，应控制水和酒精的初温和质量都应相同．用相同的电加热器加热，液体在相等时间内吸收的热量相等．
（2）在相同情况下，温度变化大的说明吸热能力弱；
已知水和酒精的质量相同、初温相同、在相同时间内水和酒精吸收的热量相同，已知水的比热容，根据公式Q_吸=cm△t，计算酒精的比热容．
（3）酒精的沸点比水的沸点低，若加热时间较长，酒精会首先达到沸点而沸腾，温度会保持不变．
（4）实验要应用控制水和酒精吸收相同的热量，两个酒精灯很难保证放热相同，用相同的电加热器加热，液体在相等时间内吸收的热量相等．

解答 解：
（1）比较水和酒精的吸热能力，需在两容器内装入质量与初温都相同的水和酒精．用相同电加热器，可以使水与酒精在相等时间内吸收的热量相等．
（2）通电相同时间，水和酒精吸收热量相同，酒精升高的温度比水高，说明水的吸热能力更强；
根据Q_水吸=Q_酒精吸，所以有c_水m_水（t₁-t₀）=c_酒精m_酒精（t₂-t₀）；所以c_酒精=$\frac{{c}_{水}{m}_{水}（{t}_{1}-{t}_{0}）}{{m}_{酒精}（{t}_{2}-{t}_{0}）}$=$\frac{{c}_{水}（{t}_{1}-{t}_{0}）}{（{t}_{2}-{t}_{0}）}$=$\frac{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（43℃-20℃）}{（60℃-20℃）}$=2.4×10³J/（kg•℃）．
（3）酒精的沸点比水低，当酒精达到沸点时沸腾，温度不再升高，而水在未达到沸腾前温度会不断升高，所以通电较长时间后，发现水升高的温度比酒精高．
（4）两个酒精灯很难保证放热相同，用相同的电加热器加热，可以保证液体在相等时间内吸收的热量相等．
故答案为：（1）吸收相同的热量；（2）水；2.4×10³J/（kg•℃）；（3）酒精沸腾后温度保持不变；（4）在相同时间内对外供热相同．

点评 此题是研究水和酒精的吸热能力，比热容是表示物体吸热能力的物理量，通过此题更能够理解比热容的物理意义．此题还考查了液体沸腾时的特点，吸热温度不变．