Question

8．小明做“探究水的沸騰”實驗時采用的實驗裝置如圖甲所示．
（1）水沸騰時，杯口附近出現大量“白氣”，“白氣”是水蒸氣遇冷液化（填物態變化名稱）形成的．
（2）根據實驗數據，小明作出了水的溫度隨時間變化圖象，如圖乙所示，由此可知，實驗時水的沸點是98℃，此時的大氣壓小于（選填“大于”、“小于”或“等于”）標準大氣壓．
（3）若燒杯內水的質量為0.2kg，則實驗中0～3min內燒杯內的水吸收的熱量是5.04×10³J．若酒精完全燃燒放出的熱量有30%被燒杯中的水吸收，則至少要消耗0.45×10^-3kg酒精．[已知水的比熱容為4.2×10³J/（kg•℃），酒精的熱值為3.7×10⁷J/kg]．

Answer 1

分析 （1）“白氣”是水蒸氣遇冷液化形成的．
（2）液體沸騰時，不斷吸收熱量，溫度保持不變，這個不變的溫度是液體的沸點．1標準大氣壓下水的沸點是100℃．沸點跟氣壓有關，氣壓越高，沸點越高．
（3）知道水的質量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q_吸=cm△t求水吸收的熱量；
先利用η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求得放出的熱量，再利用Q_放=mq求酒精的質量．

解答 解：（1）沸騰時水中冒出大量的水蒸氣，水蒸氣最冷后會液化成小水滴，形成“白氣”；
（2）由圖象知，水在沸騰時，保持98℃不變，所以此時水的沸點是98℃．
1標準大氣壓下水的沸點是100℃．沸點跟氣壓有關，氣壓越低，沸點越低．所以此時氣壓小于1標準大氣壓．
（3）水吸收的熱量Q_吸=cm△t=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×0.2kg×（96℃-90℃）=5.04×10³J；
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$可得，酒精放出的熱量Q_放=$\frac{{Q}_{吸}}{η}$=$\frac{5.04×1{0}^{3}J}{30%}$=1.68×10⁴J：
由Q_放=mq可得，酒精質量m_酒精=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.68×1{0}^{4}J}{3.7×1{0}^{7}J/kg}$≈0.45×10^-3kg．
故答案為：（1）液化；（2）98；小于；（3）5.04×10³；0.45×10^-3．

點評 本題考查“觀察水沸騰的實驗”，學會觀察現象、記錄數據，還考查了學生對吸熱公式Q_吸=cm△t、燃料完全燃燒放熱公式Q_放=mq和效率公式的掌握和運用，屬于基礎題目．