Question

11．小明探究物質熔化和沸騰的實驗如圖甲所示，今把20g某種固態碾碎后放入試管中，插入溫度計，再將試管放在裝有水的燒杯中加熱．根據實驗數據畫出的圖象如圖乙所示．根據圖象回答問題：
（1）這種物質是晶體（選填“晶體”或“非晶體”）．
（2）這種物質的沸點是90℃．
（3）這種物質的液態比熱容c=3×10³J/（kg•℃），從熔點升高到沸點吸熱2.4×10³J．實驗結束時，小明發現從開始加熱到實驗結束的10min內消耗酒精約5g．請估算出這種裝置能量的轉化效率約為8%．（酒精的熱值3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）晶體在熔化過程中吸收熱量，且溫度保持不變，即晶體有一定的熔點．
（2）如圖乙，物質先吸熱溫度升高，到達熔點，不斷吸熱，溫度保持不變，全部熔化之后，溫度再升高，不斷吸熱，液體的溫度升高，到達沸點，不斷吸熱，溫度不變，完成沸騰過程．
物質在沸騰過程中溫度保持不變，這個不變的溫度是晶體的沸點．
（3）利用公式Q=cm（t-t₀）求從熔點（圖象中C點）升高到沸點（圖象中D點）吸收的熱量；再根據加熱時間，計算整個過程中吸收的總熱量．
由乙圖可知加熱時間，則可求出從開始加熱到實驗結束的10min共吸收的熱量；再利用燃料的熱值公式Q=mq求出燃料完全燃燒放出對熱量；
利用效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$求出這種裝置能量的轉化效率．

解答 解：（1）這種物質在熔化過程中不斷吸收熱量，溫度保持不變．所以該物質是晶體．
（2）DE段是物質的沸騰過程，沸點為90℃．
（3）由圖知，t₀=50℃，t=90℃，
Q=cm（t-t₀）=3×10³J/（kg•℃）×0.02kg×（90℃-50℃）=2400J；
由圖可知該物質從熔點升高到沸點用了2min，從開始加熱到實驗結束共用10min，所以從開始加熱到實驗結束該物質吸收的熱量：
Q_吸=$\frac{10min}{2min}$×24OOJ=12000J，
5g酒精完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=0.005kg×3.0×10⁷J/kg=150000J，
這種裝置能量的轉化效率：
η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{12000J}{150000J}$×100%=8%．
故答案為：（1）晶體；（2）90；（3）2.4×10³；8．

點評 本題是一道熱學綜合題，主要考查了晶體熔化時的特點、熱量及效率的計算，關鍵是要理解概念．