比熱容公式的變形式主要有以下兩個:
1. 熱量計算公式:Q=cmΔt,其中Q代表熱量,c是物體的比熱容,m是物體的質量,Δt是溫度的變化。這個公式可以推出當溫度變化量和單位時間內物體吸收或放出的熱量一定時,物體的比熱容和溫度的改變量成反比。
2. 質量公式:m=Q/cΔt,其中m是物體的質量,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。這個公式可以推出當物體吸收或放出的熱量和溫度變化量一定時,物體的比熱容和物體質量成正比。
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題目:一個銅制燒杯裝滿水后總質量為126克,放入一塊質量為28克的金屬片后,總質量變為154克,求金屬片的密度和比熱容。
解:
設銅制燒杯的質量為m_{銅杯},水的質量為m_{水},金屬片的質量為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量為126克,放入金屬片后的總質量為154克,可得到金屬片的質量:
m_{金屬} = 154克 - 126克 = 28克
已知水的質量為銅制燒杯的質量減去水的質量,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。但是可以根據密度公式求出金屬片的比熱容與密度的關系式:
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。但是可以根據題目中的數據求出其他參數的值,再代入上述公式中求出比熱容。