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从一道热学计算题看物理隐藏条件

更新时间:作者:小小条

从一道热学计算题看物理隐藏条件

【例题】小明在两只相同的烧杯里装入初温和质量均相同的水和食用油,用规格相同的电加热器给它们加热,比较它们吸热的情况。如图是小明根据实验数据绘制的图象,则食用油的比热容是 J/(kg·℃)。[已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

从一道热学计算题看物理隐藏条件

【解析】大多数学生会想到利用比热容的定义式c=Q吸/m△t,但同时又遇到热量Q吸是多少的问题,导致解题受挫。为了找到食用油吸收的热量Q吸,就必须找出题中的隐藏条件,那就是“用规格相同的电加热器给它们加热”,根据相同时间内食用油和水吸收的热量相同这一隐藏条件,只要求出某段时间水吸收的热量,就可知道同时间段食用油吸收的热量。

从图象看,可以利用加热到6min时的相关数据进行计算。但新的问题又来了:加热到6min时,虽然食用油的末温度可从图象上获取,但水的末温度无法从图象获取。这个时候,又会导致一些同学解题受挫。

但,细心的同学可能会发现,图象中还给出了加热到12min时水的末温度,这其实又是题中的一个隐藏条件。试想:水加热6min时间吸收的热量不就是加热12min时间吸收热量的一半么。

【解答过程】设食用油和水的质量均为m,加热12min时水吸收的热量为

Q吸=c水m△t水


=4.2×103J/(kg·℃)×m×(60℃-20℃)

=4.2×103J/(kg·℃)×m×40℃

加热6min时水吸收的热量Q水=Q吸/2

=4.2×103J/(kg·℃)×m×40℃×1/2

加热6min时食用油吸收的热量为

Q油=c油m△t油=c油×m×(60℃-20℃)


=c油×m×40℃。

相同时间内食用油和水吸收热量相同,即Q油=Q水,所以

c油m×40℃=4.2×103J/(kg·℃)m×40℃×1/2

解得c油=2.1×103J/(kg·℃)

【跟踪训练1】用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失),如图是A和B的温度随加热时间变化的图像。下列说法正确的是( )

A.A的比热容与B的比热容之比为2:1

B.A的比热容与B的比热容之比为2:3

C.都加热t时间,B吸收热量比A吸收热量多

D.A和B升高相同的温度,B吸收热量较多

答案:A

【跟踪训练2】下图是某种晶体熔化时的温度—时间图象,根据图象可知,该晶体固态时的比热容与液态时的比热容之比为


答案:3:2

提示:晶体熔化时质量不变(隐藏条件),故固态时的质量和液态时的质量可设为m,由图象可知,固态加热时间为2分钟时,升高的温度为8℃;液态加热时间为2分钟时,升高的温度为12℃。根据加热时间相同时吸收的热量相同(隐藏条件),再利用吸热公式可求解。

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