比热容公式的变形式主要有以下两个:
1. 热量计算公式:Q=cmΔt,其中Q代表热量,c是物体的比热容,m是物体的质量,Δt是温度的变化。这个公式可以推出当温度变化量和单位时间内物体吸收或放出的热量一定时,物体的比热容和温度的改变量成反比。
2. 质量公式:m=Q/cΔt,其中m是物体的质量,Q是物体吸收或放出的热量,Δt是温度的变化,c是物体的比热容。这个公式可以推出当物体吸收或放出的热量和温度变化量一定时,物体的比热容和物体质量成正比。
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题目:一个铜制烧杯装满水后总质量为126克,放入一块质量为28克的金属片后,总质量变为154克,求金属片的密度和比热容。
解:
设铜制烧杯的质量为m_{铜杯},水的质量为m_{水},金属片的质量为m_{金属},水的密度为ρ_{水}。
m_{铜杯} + m_{水} = 126克
m_{铜杯} + m_{金属} + m_{水} = 154克
根据水的密度,可得到铜制烧杯的体积:
V_{铜杯} = \frac{m_{水}}{\rho_{水}}
由于金属片完全浸没在水中,所以金属片的体积等于铜制烧杯的体积:
V_{金属} = V_{铜杯} = \frac{m_{水}}{\rho_{水}}
根据密度公式,可得到金属片的密度:
\rho_{金属} = \frac{m_{金属}}{V_{金属}} = \frac{m_{金属}}{\frac{m_{水}}{\rho_{水}}} = \frac{m_{金属}}{\rho_{水} \times \frac{m_{水}}{m_{金属}}} = \frac{m_{金属}}{\rho_{水}} × \frac{m_{金属}}{m_{水}}
已知铜制烧杯和水的总质量为126克,放入金属片后的总质量为154克,可得到金属片的质量:
m_{金属} = 154克 - 126克 = 28克
已知水的质量为铜制烧杯的质量减去水的质量,即:
m_{水} = m_{铜杯} - m_{水} = (154克 - 28克) - (126克 - 28克) = 3克
代入上述公式中,可得到金属片的密度为:
\rho_{金属} = \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,所以无法直接求出金属片的比热容。但是可以根据密度公式求出金属片的比热容与密度的关系式:
c = \rho(T) × \frac{m}{Q} × \frac{Q}{mT} × \frac{T}{t} × \frac{t}{T} × \rho^{- 1}(T)
其中c表示比热容,\rho(T)表示温度为T时的密度,Q表示吸收或放出的热量。由于题目中没有给出吸收或放出的热量,所以无法直接求出金属片的比热容。但是可以根据题目中的数据求出其他参数的值,再代入上述公式中求出比热容。