Question

1．小明在学完“热值”后，将水、煤油、酒精的几个反应物质特性的物理量列表进行比较，并讨论了以下几个问题．

物质	密度p/（kg•m-3）	沸点t/℃（1标准大气压）	比热容c/[J/（kg•℃）]	热值q/（J•kg-1）	凝固点t2/℃
水	1.0×103	100	4.2×103		0
酒精	0.8×103	78.5	2.4×103	3×107	-117
煤油	0.8×103		2.1×103	4.6×107

（1）他认为测水的沸点不能用酒精温度计，对吗？为什么？
（2）他比较分析了其中一项数据后，明白了汽车的发动机用水来冷却的道理，是哪项数据？为什么汽车发动机用水而不用其他液体来冷却？
（3）他在做“观察水的沸腾”的实验时，用量筒量取了200mL、20℃的冷水，将其加热到沸腾，需吸收多少热量？（设气压为1标准大气压）
（3）若用效率是80%的酒精灯加热，则需完全燃烧多少克酒精？

Answer 1

分析 （1）酒精的沸点为78.5℃，沸水温度为100℃；
（2）因为水的比热容较大：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；
（3）已知水的体积是200mL即，水的密度是1.0×10³Kg/m³，利用公式m=ρv就可以计算出水的质量；已知水的比热容是4.2×10³ J/（kg•℃）和水的初温是20℃，在标准大气压下水的沸点是100℃即为水的末温，利用公式Q_吸=C_水m（t-t₀）就可以计算出水需要吸收的热量；
（4）利用效率公式求出酒精燃烧放出热量，根据Q_放=mq计算酒精质量．

解答 解：（1）测水的沸点不能用酒精温度计的做法是正确的，因为沸水的温度高于酒精的沸点；
（2）因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机冷却用水作为工作物质；因此小明分析的是物质比热容；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的质量：
m=ρv=1.0×10³Kg/m³×2×10^-4m³=0.2kg；
水吸收的热量：
Q_吸=C_水m（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（100℃-20℃）=6.72×10⁴J；
（4）由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$得，酒精燃烧需放出热量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{4}J}{80%}$=8.4×10⁴J；
由Q_放=mq得需酒精的质量：
m_酒精=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{8.4×1{0}^{4}J}{3×1{0}^{7}J/kg}$=2.8×10-3kg=2.8g．
故答案为：
（1）正确；沸水的温度高于酒精的沸点；
（2）比热容；水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多；
（3）水需吸收6.72×10⁴J热量；
（4）需完全燃烧2.8克酒精．

点评 密度是物质的特性，在计算水的质量时应利用水的密度不变这一特性，代入数值计算；在求水需要吸收的热量时，需注意分析出水的末温是100℃，再利用吸热公式Q_吸=Cm△t计算．