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在探究内能改变的方法的时候,小明准备了如图所示的两个实验。
任务1:如图(a)所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,会看到棉花燃烧,这个现象说明了空气被压缩时内能 增加 (选填“增加”或“减少”)。在此过程中活塞的 机械 能转化为空气的 内 能。
任务2:如图(b)所示,用酒精灯加热试管里面的水,水沸腾产生大量的水蒸气,这是通过 热传递 的方式增加试管里面水的内能的。当塞子从试管口喷出时,水蒸气的 内 能转化为塞子的 机械能 。
任务3:通过这两个实验说明 做功 和 热传递 可以改变物体的内能。对物体做功,物体的内能会 增加 (选填“增加”或“减少”),物体对外做功,物体的内能会 减少 (选填“增加”或“减少”)。发生热传递时,内能从 高温 物体转移到 低温 物体。
为了比较水和某种液体吸热本领的大小,小明做了如下实验进行探究,在两个相同的烧杯中,分别装有水和这种液体,用相同的电热器分别对它们加热相同的时间,收集到的实验数据见表所示。
物质
质量/g
初温/℃
末温/℃
加热时间/min
水
60
20
45
6
某液体
60
20
70
6
任务1:在实验中需要用到天平是为了保证水和某液体的 质量 (选填“质量”或“体积”)相同。在实验中选用相同的电热器对水和某液体加热相同的时间,水吸收的热量 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)某液体吸收的热量。在这个实验中用到的探究方法有 控制变量法 和 转换法 。
任务2:分析小明记录的实验数据可知, 水 的吸热能力更强,某液体的比热容约为 2.1×103 J/(kg·℃) 。(写出计算过程)
解:加热6 min,水升高的温度
Δt水=45 ℃-20 ℃=25 ℃,
某液体升高的温度
Δt液=70 ℃-20 ℃=50 ℃,
根据Q=cmΔt可知,在质量和吸热相同的情况下,升高的温度与比热容成反比,故某液体的比热容
c′=×c水=×4.2×103 J/(kg·℃)=2.1×103 J/(kg·℃)。
任务3:常见的物质中水的比热容最大,下列现象不能用比热容知识来解释的是( B )
A. 春天的夜晚,农民往稻田里灌水以防秧苗冻坏
B. 炎热的夏天常常在教室的地面上洒水
C. 城区建造人工湖以降低“热岛效应”造成的夏季高温
D. 汽车发动机的冷却循环系统用水作冷却剂
小明和小华探究水和某种未知液体放热降温的特性,他们用相同的烧杯装了质量均为200 g的水和未知液体,均加热到80 ℃后,置于相同环境中让两液体自然冷却。同时记录两种液体的温度,得到如图所示温度—时间关系图像。设降温初期两种液体在相等时间内放出的热量相等。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
任务1:图像中图线a和图线b哪一个表示的是水的温度—时间图像?你的判断依据是什么?
答案:由图像可知,质量与初温相同的不同物质,放出相同热量时,图线a的温度变化量小于图线b的温度变化量,根据相同质量的不同物质,放出相同的热量,比热容大的变化温度小,可知图线a表示水的温度—时间图像。
任务2:求出3 min内水放出的热量。
解:由图像可知,水的初温为80 ℃,3 min时水的温度为70 ℃,水的质量为200 g,则3 min内水放出的热量
Q放=c水m水(t0-t)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(80 ℃-70 ℃)=8 400 J。
任务3:请求出未知液体的比热容。
解:在3 min内液体温度变化为20 ℃,质量为0.2 kg,放出的热量和水放出的热量相同,为8 400 J,则未知液体的比热容
c液===2.1×103 J/(kg·℃)。
1. 下列关于冰熔化时,冰的温度、内能、热量的说法正确的是( C )
A. 冰熔化前温度越高,它含有的热量就越多
B. 冰熔化前温度升高,内能不变
C. 冰在熔化过程中,吸收热量,温度不变,冰的内能增加
D. 要使冰的内能增加,一定要吸收热量
2. 下列说法正确的是( B )
A. 0 ℃以上的物体才有内能
B. 发生热传递的实质是内能转移的过程
C. 物体的温度越高,含有的热量越多
D. 物体的内能增加,一定是对物体做了功
3. 在试管中装一些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气把软木塞冲开。在软木塞被冲开的过程中( A )
A. 水蒸气膨胀对外做功,内能减少
B. 水蒸气膨胀对外做功,内能增加
C. 水蒸气膨胀对外做功,内能不变
D. 外界对水蒸气做功,水蒸气的内能增加
解析:给试管中的水加热,水沸腾后,水蒸气膨胀冲开软木塞的过程中,是水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能减少,转化为软木塞的机械能,故A符合题意,B、C、D不符合题意。
4. 下列改变物体内能的方法与其他三种不同的是( C )