Question

12．由于怕飯菜太燙，來不及冷卻而影響小明的早餐，媽媽總是很早就起床了．為了讓媽媽多睡一會兒，小明就想找到一種讓物體快速冷卻的方法．為此小明進(jìn)行了如下的探究：
小明注意到媽媽是把飯菜放在空氣中冷卻的，而廚房中適合用來冷卻的另一種物質(zhì)就是水．水和空氣哪個的導(dǎo)熱性能好呢？為此小明用兩個相同的牛奶瓶，都裝入熱牛奶，一個放在溫度與室溫相同的水中，另一個就放在空氣中，為了盡量減少其他因素的影響，他把兩個瓶都用木塊墊起來，放在同一個桌面上．如圖1所示．實驗時他每隔一定的時間記錄一次甲、乙兩溫度計的示數(shù)，得到的數(shù)據(jù)如表：

時間/min	0	2	4	6	8	10
甲的示數(shù)/℃	70	60	53	47	42	39
乙的示數(shù)/℃	70	66	61	58	55	52

（1）對甲、乙兩個瓶中的牛奶，小明的控制物理量相同的有牛奶的質(zhì)量和初溫．
（2）小明通過實驗，得到的正確結(jié)論是空氣的導(dǎo)熱性比水的導(dǎo)熱性差．
（3）進(jìn)一步分析表中甲的示數(shù)，小明又發(fā)現(xiàn)，在冷卻過程中，牛奶冷卻的快慢前后并不一致，是越來越慢的．小明想用“冷卻速度”（用字母v代表）來定量表示冷卻的快慢程度，請你給物理量下個定義：液體單位時間內(nèi)降低的溫度叫做冷卻速率．
（4）流水噴淋法的工作過程如圖2通過噴頭，大量細(xì)小的水珠源源不斷地噴灑在物體上，落水收集后通過冷卻塔再循環(huán)使用．小明又仔細(xì)分析了冷卻速度變小的原因，認(rèn)識到這是因為牛奶冷卻的快慢還會受到外界溫度的影響．
（5）根據(jù)（4）中的分析，小明終于找到了一個用水使物體快速冷卻的辦法，并且舉一反三，明白了工業(yè)生產(chǎn)中使用流水噴淋法冷卻高溫物體的好處①流動的水善于傳熱；②水循環(huán)流動，保持水的低溫．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)控制變量法的思路分析，根據(jù)影響牛奶降低溫度的因素考慮，如牛奶的質(zhì)量、初溫等；
（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，如果相同時間內(nèi)溫度下降的越多，說明冷卻效果越好；
（3）通過在相同的時間內(nèi)比較溫度下降的多少來比較牛奶冷卻快慢的程度；并結(jié)合學(xué)過的概念給冷卻速度進(jìn)行定義．
（4）物體進(jìn)行熱傳遞時，熱量傳遞的速度與兩個物體溫度差有關(guān)，溫度差越大，熱量傳遞的越快．
（5）圖中所給裝置優(yōu)點(diǎn)很多，比如可以使高溫物體各個部位都與水接觸，方便均勻冷卻；落水經(jīng)過冷卻塔后，溫度降低，可以重新對高溫物體起到良好的冷卻作用．

解答 解：（1）在研究空氣和水的導(dǎo)熱性時，應(yīng)該保證其它條件相同，即牛奶的質(zhì)量和初溫；
（2）由表格可知，甲、乙最后的溫度都等于室溫，甲、乙的初溫都是70℃，經(jīng)過18分鐘后，甲瓶溫度為44℃，所以降低了26℃；而乙瓶在相同的時間內(nèi)降低的溫度為70℃-33℃=37℃，說明了空氣的導(dǎo)熱性比水的導(dǎo)熱性差；
（3）當(dāng)實驗時間較長時，相同時間內(nèi)牛奶降溫的速度逐漸變慢，就是指冷卻速率變慢．這是由于隨著牛奶溫度下降，周圍水的溫度在升高，使牛奶冷卻的速度變慢了．
因此可以規(guī)定液體單位時間內(nèi)降低的溫度叫做冷卻速度．
（4）當(dāng)實驗時間較長時，相同時間內(nèi)牛奶降溫的速度逐漸變慢，就是指冷卻速率變慢．這是由于隨著牛奶溫度下降，周圍水的溫度在升高，使牛奶冷卻的速度變慢了．
（5）使用圖中裝置有許多好處，可以使高溫物體各部分均勻冷卻，冷卻水可以通過流動散熱，起到更好的冷卻作用．
故答案為：（1）牛奶的質(zhì)量和初溫；（2）空氣的導(dǎo)熱性比水的導(dǎo)熱性差；（3）慢；液體單位時間內(nèi)降低的溫度；（4）外界溫度；（5）①流動的水善于傳熱；②水循環(huán)流動，保持水的低溫．

點(diǎn)評 解決此類問題要結(jié)合影響導(dǎo)熱性能的因素利用控制變量法進(jìn)行分析解答．同時也要結(jié)合物理知識，要求對所給裝置進(jìn)行具體分析．此類實驗必須采用控制變量法進(jìn)行研究，學(xué)會分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題，舉一反三．