Question

12．由于怕饭菜太烫，来不及冷却而影响小明的早餐，妈妈总是很早就起床了．为了让妈妈多睡一会儿，小明就想找到一种让物体快速冷却的方法．为此小明进行了如下的探究：
小明注意到妈妈是把饭菜放在空气中冷却的，而厨房中适合用来冷却的另一种物质就是水．水和空气哪个的导热性能好呢？为此小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上．如图1所示．实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如表：

时间/min	0	2	4	6	8	10
甲的示数/℃	70	60	53	47	42	39
乙的示数/℃	70	66	61	58	55	52

（1）对甲、乙两个瓶中的牛奶，小明的控制物理量相同的有牛奶的质量和初温．
（2）小明通过实验，得到的正确结论是空气的导热性比水的导热性差．
（3）进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并不一致，是越来越慢的．小明想用“冷却速度”（用字母v代表）来定量表示冷却的快慢程度，请你给物理量下个定义：液体单位时间内降低的温度叫做冷却速率．
（4）流水喷淋法的工作过程如图2通过喷头，大量细小的水珠源源不断地喷洒在物体上，落水收集后通过冷却塔再循环使用．小明又仔细分析了冷却速度变小的原因，认识到这是因为牛奶冷却的快慢还会受到外界温度的影响．
（5）根据（4）中的分析，小明终于找到了一个用水使物体快速冷却的办法，并且举一反三，明白了工业生产中使用流水喷淋法冷却高温物体的好处①流动的水善于传热；②水循环流动，保持水的低温．

Answer 1

分析 （1）根据控制变量法的思路分析，根据影响牛奶降低温度的因素考虑，如牛奶的质量、初温等；
（2）根据表格数据，如果相同时间内温度下降的越多，说明冷却效果越好；
（3）通过在相同的时间内比较温度下降的多少来比较牛奶冷却快慢的程度；并结合学过的概念给冷却速度进行定义．
（4）物体进行热传递时，热量传递的速度与两个物体温度差有关，温度差越大，热量传递的越快．
（5）图中所给装置优点很多，比如可以使高温物体各个部位都与水接触，方便均匀冷却；落水经过冷却塔后，温度降低，可以重新对高温物体起到良好的冷却作用．

解答 解：（1）在研究空气和水的导热性时，应该保证其它条件相同，即牛奶的质量和初温；
（2）由表格可知，甲、乙最后的温度都等于室温，甲、乙的初温都是70℃，经过18分钟后，甲瓶温度为44℃，所以降低了26℃；而乙瓶在相同的时间内降低的温度为70℃-33℃=37℃，说明了空气的导热性比水的导热性差；
（3）当实验时间较长时，相同时间内牛奶降温的速度逐渐变慢，就是指冷却速率变慢．这是由于随着牛奶温度下降，周围水的温度在升高，使牛奶冷却的速度变慢了．
因此可以规定液体单位时间内降低的温度叫做冷却速度．
（4）当实验时间较长时，相同时间内牛奶降温的速度逐渐变慢，就是指冷却速率变慢．这是由于随着牛奶温度下降，周围水的温度在升高，使牛奶冷却的速度变慢了．
（5）使用图中装置有许多好处，可以使高温物体各部分均匀冷却，冷却水可以通过流动散热，起到更好的冷却作用．
故答案为：（1）牛奶的质量和初温；（2）空气的导热性比水的导热性差；（3）慢；液体单位时间内降低的温度；（4）外界温度；（5）①流动的水善于传热；②水循环流动，保持水的低温．

点评 解决此类问题要结合影响导热性能的因素利用控制变量法进行分析解答．同时也要结合物理知识，要求对所给装置进行具体分析．此类实验必须采用控制变量法进行研究，学会分析数据，发现问题，举一反三．