EJU 2006 年第 1 回 物理 第 8 题

考点
温度与热量
领域
热学
难度
简单
标准答案
②

解析摘要

标准解析

先求总热容,再扣容器

求固态锡比热应使用熔化前的升温段。由图可知这一段持续14分钟,温度由22℃升至232℃,温升为210 K。总供热为Q=3150×14=44100 JQ=3150\times14=44100\ \mathrm J。

锡与容器共同升温,锡的热容为500c,容器热容已给为97 J/K,因此Q=(500c+97)×210Q=(500c+97)\times210。先除以温升得系统总热容210 J/K,扣去容器后锡的热容为113 J/K,再除以质量500 g,得到c=0.226 J/(g⋅K)c=0.226\ \mathrm{J/(g\cdot K)},约为0.23。

14至24分钟温度不变,是锡的熔化阶段,供热用于相变,不能把这10分钟并入固态升温。质量用克是因为问题要求每克每开尔文的比热;如果改用千克,数值会成为226 J/(kg·K),两种写法表示同一物性。所用温差为210,摄氏温差与开尔文温差数值相同,无须再加273。

这也可以分成两项热量计算:容器先分走20370焦耳,剩余23730焦耳才属于锡的升温热量。两种路径应给出相同结果,分别适合检查热容与比热的单位。平台期间虽然温度不变,热源仍持续供热,这段不能被当成“多花了时间但没有能量输入”。它的能量去向与升温段不同,因此选取正确时间区间比后续乘除运算更关键。原题未要求熔化热,也不需使用平台后的液态升温斜率。

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