Question

6．如圖所示是小李同學(xué)在完成“探究水的沸騰”實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)圖象．求：
（1）已知實(shí)驗(yàn)時(shí)，水的質(zhì)量為100g，水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），則從實(shí)驗(yàn)第10分鐘到第20分鐘，水吸收的熱量為多少？
（2）已知該實(shí)驗(yàn)使用酒精燈加熱，酒精燈每分鐘消耗酒精為0.056g，酒精的熱值為3.0×10⁷J/kg，則從實(shí)驗(yàn)第10分鐘到第20分鐘的過(guò)程中對(duì)被加熱的水而言，酒精燈的效率約為多少？
（3）愛(ài)動(dòng)腦的小李查閱資料后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的物理量----汽化熱，它是指單位質(zhì)量的液態(tài)物質(zhì)變成同溫度的氣態(tài)物質(zhì)所需吸收的熱量．小李想在此基礎(chǔ)上粗略測(cè)量水的汽化熱．由圖可知，從第20分鐘起，水開(kāi)始沸騰，水迅速汽化成同溫度的水蒸氣，至25分鐘停止加熱，測(cè)得水的質(zhì)量還剩99g，則水的汽化熱λ是多少J/Kg？（不考慮沸騰前蒸發(fā)掉的水，整個(gè)過(guò)程酒精燈的效率不改變）

Answer 1

分析 （1）由圖讀出從實(shí)驗(yàn)第10分鐘到第20分鐘水升高的溫度，根據(jù)Q=cm（t-t₀）求出水吸收的熱量；
（2）根據(jù)Q=mq求出酒精燃燒放出的熱量，再根據(jù)η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出酒精燈的效率；
（3）整個(gè)過(guò)程酒精燈的效率不改變，相同的時(shí)間水吸收的熱量相同，可求水沸騰5分鐘吸收的熱量，求出水變成水蒸氣的質(zhì)量，利用$\frac{{Q}_{吸}}{m}$求汽化熱．

解答 解：
（1）水吸收的熱量：
Q_吸=c_水m_水（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.1kg×（100℃-90℃）=4.2×10³J；
（2）酒精燈10分鐘消耗酒精為：
m_酒=0.056g×10=0.56g=5.6×10^-4kg，
酒精燃燒放出的熱量：
Q_放=m_酒q=5.6×10^-4kg×3.0×10⁷J/kg=1.68×10⁴J，
酒精燈的效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{4.2×1{0}^{3}J}{1.68×1{0}^{4}J}$×100%=25%；
（3）整個(gè)過(guò)程酒精燈的效率不改變，相同的時(shí)間水吸收的熱量相同，則水沸騰5分鐘吸收的熱量：
Q_吸′=$\frac{1}{2}$×4.2×10³J=2.1×10³J，
水變成水蒸氣的質(zhì)量m=100g-99g=1g=0.001kg，
汽化熱λ=$\frac{{Q}_{吸}′}{m}$=$\frac{2.1×1{0}^{3}J}{0.001kg}$=2.1×10⁶J/kg．
答：（1）從實(shí)驗(yàn)第10分鐘到第20分鐘，水吸收的熱量為4.2×10³J；
（2）酒精燈的效率約為25%；
（3）水的汽化熱λ是2.1×10⁶J/kg．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)熱量、熱值和效率計(jì)算公式的理解和掌握，讀懂圖象是解決此題的關(guān)鍵．另外，注意整個(gè)過(guò)程酒精燈的效率不改變，則相同的時(shí)間水吸收的熱量相同．