5. [创新探究]冬天,小林同学的爷爷和奶奶分别穿上了羽绒服和棉衣,他们都说自己的衣服很保暖。小林想知道到底是羽绒保温性能好还是棉絮保温性能好,于是她找来了两只相同的密闭烧瓶,各盛80 ℃的热水1.5 kg,瓶内各插入一支温度计,瓶外分别用大小和厚度都相同的羽绒和棉絮包好,放在同一地点使其自然冷却,然后每隔一段时间观察并记录水温于下表中:[水的比热容$c_{水}=4.2×10^{3}J/(kg·℃)$]

根据表中数据回答下列问题:
(1)保温性能较好的是
(2)经过160 min,包羽绒瓶中的热水向外界放出了
(3)从表中水温变化的快慢情况分析,瓶中热水放热的规律是
根据表中数据回答下列问题:
(1)保温性能较好的是
羽绒
。(2)经过160 min,包羽绒瓶中的热水向外界放出了
$4.41×10^5$
J的热量。(3)从表中水温变化的快慢情况分析,瓶中热水放热的规律是
先快后慢
(选填“先快后慢”或“先慢后快”)。答案
5. (1)羽绒 (2)$4.41×10^5$ (3)先快后慢
解析
【分析】
要解决这三个问题,需结合表格数据和相关物理知识分析:
1. 保温性能的判断:保温性能好的材料,相同时间内热水温度下降更慢,因此比较包羽绒和棉絮的瓶内水温随时间的变化,温度下降慢的保温性能好。
2. 热量计算:利用放热公式$Q_{放}=c_{水}m\Delta t$,其中$\Delta t$是热水初始温度与末温度的差值,代入已知的比热容、质量即可计算放出的热量。
3. 放热规律分析:观察不同时间段内水温下降的幅度,若前期温度下降快、后期下降慢,则放热规律为先快后慢。
【解析】
(1) 由表格数据可知,相同时间内,包羽绒的瓶内水温下降幅度更小(如0~10min,羽绒瓶水温降10℃,棉絮瓶降13℃),说明羽绒的保温性能更好。
(2) 包羽绒瓶中的热水初始温度$t_0=80℃$,160min时温度$t=10℃$,温度变化$\Delta t=80℃-10℃=70℃$。根据放热公式:
$Q_{放}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3 J/(kg·℃)×1.5kg×70℃=4.41×10^5 J$。
(3) 观察水温变化:包羽绒的瓶内,0~10min降10℃,10~20min降6℃,20~30min降5℃,后续下降幅度越来越小,说明热水放热先快后慢。
【答案】
(1) 羽绒;(2) $4.41×10^5$;(3) 先快后慢
【知识点】
保温性能比较、热量计算、热传递规律
【点评】
本题通过实验探究保温材料的性能,结合数据比较和热量计算,考查学生对热学知识的应用能力,需要仔细分析表格数据,理解温度变化与保温性能的关系。
【难度系数】
0.6
要解决这三个问题,需结合表格数据和相关物理知识分析:
1. 保温性能的判断:保温性能好的材料,相同时间内热水温度下降更慢,因此比较包羽绒和棉絮的瓶内水温随时间的变化,温度下降慢的保温性能好。
2. 热量计算:利用放热公式$Q_{放}=c_{水}m\Delta t$,其中$\Delta t$是热水初始温度与末温度的差值,代入已知的比热容、质量即可计算放出的热量。
3. 放热规律分析:观察不同时间段内水温下降的幅度,若前期温度下降快、后期下降慢,则放热规律为先快后慢。
【解析】
(1) 由表格数据可知,相同时间内,包羽绒的瓶内水温下降幅度更小(如0~10min,羽绒瓶水温降10℃,棉絮瓶降13℃),说明羽绒的保温性能更好。
(2) 包羽绒瓶中的热水初始温度$t_0=80℃$,160min时温度$t=10℃$,温度变化$\Delta t=80℃-10℃=70℃$。根据放热公式:
$Q_{放}=c_{水}m\Delta t=4.2×10^3 J/(kg·℃)×1.5kg×70℃=4.41×10^5 J$。
(3) 观察水温变化:包羽绒的瓶内,0~10min降10℃,10~20min降6℃,20~30min降5℃,后续下降幅度越来越小,说明热水放热先快后慢。
【答案】
(1) 羽绒;(2) $4.41×10^5$;(3) 先快后慢
【知识点】
保温性能比较、热量计算、热传递规律
【点评】
本题通过实验探究保温材料的性能,结合数据比较和热量计算,考查学生对热学知识的应用能力,需要仔细分析表格数据,理解温度变化与保温性能的关系。
【难度系数】
0.6
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