Question

1．小明在學完“熱值”后，將水、煤油、酒精的幾個反應物質特性的物理量列表進行比較，并討論了以下幾個問題．

物質	密度p/（kg•m-3）	沸點t/℃（1標準大氣壓）	比熱容c/[J/（kg•℃）]	熱值q/（J•kg-1）	凝固點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）他認為測水的沸點不能用酒精溫度計，對嗎？為什么？
（2）他比較分析了其中一項數據后，明白了汽車的發動機用水來冷卻的道理，是哪項數據？為什么汽車發動機用水而不用其他液體來冷卻？
（3）他在做“觀察水的沸騰”的實驗時，用量筒量取了200mL、20℃的冷水，將其加熱到沸騰，需吸收多少熱量？（設氣壓為1標準大氣壓）
（3）若用效率是80%的酒精燈加熱，則需完全燃燒多少克酒精？

Answer 1

分析 （1）酒精的沸點為78.5℃，沸水溫度為100℃；
（2）因為水的比熱容較大：相同質量的水和其它物質比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度升高或降低的少；升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；
（3）已知水的體積是200mL即，水的密度是1.0×10³Kg/m³，利用公式m=ρv就可以計算出水的質量；已知水的比熱容是4.2×10³ J/（kg•℃）和水的初溫是20℃，在標準大氣壓下水的沸點是100℃即為水的末溫，利用公式Q_吸=C_水m（t-t₀）就可以計算出水需要吸收的熱量；
（4）利用效率公式求出酒精燃燒放出熱量，根據Q_放=mq計算酒精質量．

解答 解：（1）測水的沸點不能用酒精溫度計的做法是正確的，因為沸水的溫度高于酒精的沸點；
（2）因為水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發動機冷卻用水作為工作物質；因此小明分析的是物質比熱容；
（3）由ρ=$\frac{m}{V}$得水的質量：
m=ρv=1.0×10³Kg/m³×2×10^-4m³=0.2kg；
水吸收的熱量：
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，酒精燃燒需放出熱量：
Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{6.72×1{0}^{4}J}{80%}$=8.4×10⁴J；
由Q_放=mq得需酒精的質量：
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．
故答案為：
（1）正確；沸水的溫度高于酒精的沸點；
（2）比熱容；水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多；
（3）水需吸收6.72×10⁴J熱量；
（4）需完全燃燒2.8克酒精．

點評 密度是物質的特性，在計算水的質量時應利用水的密度不變這一特性，代入數值計算；在求水需要吸收的熱量時，需注意分析出水的末溫是100℃，再利用吸熱公式Q_吸=Cm△t計算．