比熱容公式的變形式主要有以下兩個(gè):
1. 熱量計(jì)算公式:Q=cmΔt,其中Q代表熱量,c是物體的比熱容,m是物體的質(zhì)量,Δt是溫度的變化。這個(gè)公式可以推出當(dāng)溫度變化量和單位時(shí)間內(nèi)物體吸收或放出的熱量一定時(shí),物體的比熱容和溫度的改變量成反比。
2. 質(zhì)量公式:m=Q/cΔt,其中m是物體的質(zhì)量,Q是物體吸收或放出的熱量,Δt是溫度的變化,c是物體的比熱容。這個(gè)公式可以推出當(dāng)物體吸收或放出的熱量和溫度變化量一定時(shí),物體的比熱容和物體質(zhì)量成正比。
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題目:一個(gè)銅制燒杯裝滿水后總質(zhì)量為126克,放入一塊質(zhì)量為28克的金屬片后,總質(zhì)量變?yōu)?54克,求金屬片的密度和比熱容。
解:
設(shè)銅制燒杯的質(zhì)量為m_{銅杯},水的質(zhì)量為m_{水},金屬片的質(zhì)量為m_{金屬},水的密度為ρ_{水}。
m_{銅杯} + m_{水} = 126克
m_{銅杯} + m_{金屬} + m_{水} = 154克
根據(jù)水的密度,可得到銅制燒杯的體積:
V_{銅杯} = \frac{m_{水}}{\rho_{水}}
由于金屬片完全浸沒在水中,所以金屬片的體積等于銅制燒杯的體積:
V_{金屬} = V_{銅杯} = \frac{m_{水}}{\rho_{水}}
根據(jù)密度公式,可得到金屬片的密度:
\rho_{金屬} = \frac{m_{金屬}}{V_{金屬}} = \frac{m_{金屬}}{\frac{m_{水}}{\rho_{水}}} = \frac{m_{金屬}}{\rho_{水} \times \frac{m_{水}}{m_{金屬}}} = \frac{m_{金屬}}{\rho_{水}} × \frac{m_{金屬}}{m_{水}}
已知銅制燒杯和水的總質(zhì)量為126克,放入金屬片后的總質(zhì)量為154克,可得到金屬片的質(zhì)量:
m_{金屬} = 154克 - 126克 = 28克
已知水的質(zhì)量為銅制燒杯的質(zhì)量減去水的質(zhì)量,即:
m_{水} = m_{銅杯} - m_{水} = (154克 - 28克) - (126克 - 28克) = 3克
代入上述公式中,可得到金屬片的密度為:
\rho_{金屬} = \frac{28}{\rho_{水}} × \frac{28}{3} = \frac{28^{3}}{\rho_{水}^{3}} 克/立方厘米
由于不知道水的密度,所以無法直接求出金屬片的比熱容。但是可以根據(jù)密度公式求出金屬片的比熱容與密度的關(guān)系式:
c = \rho(T) × \frac{m}{Q} × \frac{Q}{mT} × \frac{T}{t} × \frac{t}{T} × \rho^{- 1}(T)
其中c表示比熱容,\rho(T)表示溫度為T時(shí)的密度,Q表示吸收或放出的熱量。由于題目中沒有給出吸收或放出的熱量,所以無法直接求出金屬片的比熱容。但是可以根據(jù)題目中的數(shù)據(jù)求出其他參數(shù)的值,再代入上述公式中求出比熱容。