牛顿冷却定律

当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热，散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出：物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现，在温度差不太大的情况下（小于15℃），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示，则牛顿冷却定律可以表示为 ， 其中是物体的温度，是环境的温度，k是散热系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数就相同。

由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢相同，它们降低相同温度需要的时间也不同，根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系，从而可以进行比热容的测量。

为什么热水会使玻璃破裂

将热水倒进玻璃杯中时，老练的主妇会先在杯中放一个汤匙，汤匙若是银制的则更佳。这虽然是日常生活中的普通常识，但究竟根据的是什么原理呢？根本原因是玻璃的膨胀不均匀，所以会破裂。当热水进入杯子时，杯子的侧壁无法一下子全被加热。首先，侧壁内侧会被加热，而外侧仍保持着较低的温度，因此，内侧部分迅速膨胀，而外侧部分依然维持原状。在这种情况下，外侧会受到内侧的强压而被胀破。有些人以为较厚的杯子不容易破裂，其实这是错误的认识。倒进热水时，厚杯子更容易破，薄杯子反而不易破裂。原因是薄杯子的外侧可以较快地被加热，使内外温度相等，膨胀均匀；相反厚杯子的外侧不可能较快地被加热，从而形成内外较大的温差，导致膨胀不均匀，杯子破裂。但是，薄杯子侧壁薄还不够，杯底也必须要薄。因为，在倒进热水时，首先被加热的是杯底。如果杯底很厚，即使侧壁很薄也没用，杯子依旧会破。此外，底部附带着厚台的玻璃杯也比较容易破裂。玻璃器皿愈薄，盛热水时就愈不易破裂。例如非常薄的烧杯，在杯中放水，直接用瓦斯炉来加热，也不会破裂。加热时能完全不膨胀，这才是最理想的容器。

玻璃杯不但在突然加热时不耐用，就是在突然冷却时也很容易破裂，理由是收缩不均匀。换言之，在冷却时，外侧已开始收缩，内侧却尚未收缩，外侧挤压内侧，从而导致破裂。所以，在把热果酱放入瓶中后，切忌将瓶子放进水中冷却。

说到这里，我再来分析杯中放进汤匙的作用。

因为在热水倒入玻璃杯时，汤匙会吸收一部分热量，假如汤匙是金属制成的，而金属是热的良导体，它能使热水的温度降低，使热水变成温水，在这种情况下，杯子当然不会破裂。接着，我们继续倒入开水，就不会有太大的危险，因为玻璃杯的温度只是升高一点点而已。

——摘自《物理的妙趣：为什么热水会使玻璃破裂》有测减。

回答问题：

牛顿冷却定律

当一个物体表面温度比周围环境高时，就会向周围环境散热，散热快慢可以用单位时间内散失热量的多少来表示。英国物理学家牛顿提出：物体散热快慢与物体和周围环境的温度差成正比。后人研究发现，在温度差不太大的情况下（小于15℃），这个结论符合实际散热规律，称为牛顿冷却定律。如果散热快慢用q表示，则牛顿冷却定律可以表示为q=k（t_物-t_环），其中k是散热系数，与物体的表面性质、表面积、周围环境性质等因素有关，和物质种类无关，如果上述因素相同，不同物质的散热系数就相同。由于不同物质的比热容不同，即使散热快慢相同，它们降低相同温度需要的时间也不同，根据降温时间可以得到两种物质比热容的大小关系，从而可以进行比热容的测量。

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（1）物体向周围散热，内能（选填“变大”“变小”或“不变”），这种改变内能的方式叫做；

（2）沸水放在房间里，温度自然降低的规律是；

A.先快后慢                 B.先慢后快                 C.均匀降低

（3）要喝一杯奶咖，可以有以下两种方式，你认为方式 的冷却效果较好；

①先将烧开的热咖啡倒入杯中，冷却5min，然后加一匙冷牛奶；

②先将烧开的热咖啡倒入杯中，立即将一匙冷牛奶加进杯中，然后冷却5min。

（4）一个物体温度为30℃，周围环境温度保持20℃不变，此时物体的散热快慢为q。当物体温度降低到29℃时，散热快慢为；（用含有q的关系式表示）

（5）如图甲所示，用两个同样的保温杯分别装满水和盐水，水和盐水的温度都是30℃，周围环境温度保持20℃不变，保温杯敞开口，水和盐水温度随时间变化的图像如图乙所示。已知水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)，水的密度为kg/m³ ， 盐水的密度为1.1×10³kg/m³ ， 则盐水的比热容为 J/(kg·℃)；

（6）如图丙，烧杯装有相同质量、初温均为80℃的水和煤油，将两个相同质量、初温均为20℃的铁块同时放入水和煤油中（已知c_水>c_煤油），不计热损失，热平衡后，以下说法正确的是。

A.水降低的温度多                       B.煤油降低的温度多

C.煤油放出热量多                       D.两个铁块吸收热量相同