Question

20．為了探究物質在固態和液態時的吸熱能力，小明用酒精燈均勻加熱0.4kg該種固體，假設這物質在單位時間內吸收的熱量相同，根據實驗數據繪制出的圖線如圖所示．通過查閱資料，已知該物質液態（BC階段）時的比熱容為3×10³J/（kg•℃）．
（1）該物質是晶體（晶體/非晶體），在B點時的內能大于（大于/小于/等于）在A點時的內能；
（2）該物質從第6min到第10min共吸收4.8×10⁴ J的熱量，該物質在固態（OA階段）時的比熱容為1.5×10³ J/（kg•℃）；該物質在AB段時間內吸收的熱量為4.8×10⁴ J．
（3）經測量BC階段消耗熱值為3.0×10⁷J/kg的酒精10g（酒精完全燃燒），則在BC階段的熱轉化效率為16%．

Answer 1

分析 （1）晶體熔化時吸熱、內能增大，但溫度不變．
（2）我們使用酒精燈通過加熱時間的長短來比較吸熱多少，這種方法叫轉化法．
根據Q_吸=cm△t計算該物質吸收的熱量．比較加熱時間的關系，物質在固態（OA階段）時吸收的熱量等于BC（AB）段吸熱的一半，根據Q_吸=cm△t變形可求得該物質在固態（OA階段）時的比熱容；
（3）對酒精燈來說，有用功為被水吸引的熱量，總功為酒精完全燃燒放出的熱量，酒精燈的效率可用公式η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$×100%來計算．

解答 解：（1）AB過程表示該物質在熔化過程中吸收熱量、溫度不變，是晶體，因此該物質在B點時的內能大于在A點時的內能；
（2）由圖象知，在第6min水的溫度為50℃，在第10min的溫度為90℃，則：
Q_吸=cm△t=3×10³J/（kg•℃）×0.4kg×（90℃-50℃）=4.8×10⁴J；
物質在固態（OA階段）加熱時間為BC段的二分之一，吸收的熱量Q_吸′=$\frac{1}{2}$Q_吸=$\frac{1}{2}$×4.8×10⁴J=2.4×10⁴J，
由Q_吸=cm△t可得：
c=$\frac{{Q}_{吸}′}{m△t}$=$\frac{2.4×1{0}^{4}J}{0.4kg×（50℃-10℃）}$=1.5×10³J/（kg•℃）；
該物質在AB段時間內吸收的熱量與BC段吸收的熱量相同，為4.8×10⁴J；
（3）Q_總=mq_酒精=0.01kg×3.0×10⁷J/kg=3×10⁵J，
則BC階段的熱轉化效率η=$\frac{{Q}_{吸}}{{Q}_{放}}$=$\frac{4.8×1{0}^{4}J}{3×1{0}^{5}J}$×100%=16%．
故答案為：（1）晶體；大于；（2）4.8×10⁴；1.5×10³；4.8×10⁴；（3）16%．

點評 此題是有關晶體熔化圖象與比熱大小的計算，考查了晶體的特點、轉換法的運用及效率的計算，屬于中檔題