Question

12．甲同學設計了以下實驗來驗證“100℃的水蒸氣變成100℃的水時，要放出熱量”．（實驗中的熱損失及熱脹冷縮對實驗的影響忽略不計） 
①將一定質量溫度為t₁的冷水裝入一個雙層玻璃真空保溫杯中，液面如圖甲所示位置．標記為A；
②向杯中插入導管，將100℃的水蒸氣通入保溫杯的冷水中（水蒸氣全部被吸收），發現杯中水面明顯上升；
③一段時間后，停止通入水蒸氣，移出導管后，杯中液面位置如圖乙所示，標記為B，再測出此時杯中水的溫
度為t₂，比較發現t₂高于t₁．
（1）該同學認為t₂高于t₁的原因是水蒸氣液化放熱．所以結論是正確的；
（2）乙同學卻認為以上的實驗方案設計的不合理，他認為：100℃的水蒸氣變成100℃的水時，如果不放出熱量，也會出現t₂高于t₁．他的理由是100℃的水放熱，冷水吸熱，溫度升高．
（3）乙同學補充的方案是：另取一個與甲同學實驗時相同的真空保溫杯，倒入與甲同學實驗時相同體積、相同溫度的冷水，再向保溫杯的冷水中倒入lOO℃熱水，直至總水量與甲同學實驗時保溫杯中熱水的水量相等，混合均勻后立即測出此時杯中水的溫度t₃．如果t₃小于t₂（選填“大于”、“等于”或“小于”），即可證明甲同學觀點正確．

Answer 1

分析 （1）物質由氣態變成液態的過程叫做液化，液化放熱；
（2）根據發生熱傳遞的作答；
（3）如果t₃小于t₂，說明在操作②中，相同質量、相同初溫的冷水吸收了更多的熱量，在其它條件相同的情況下，則證明了100℃的水蒸氣變成100℃的水時，要放出熱量．

解答 解：（1）將水蒸氣通入裝有冷水的雙層玻璃真空保溫杯中，水蒸氣遇冷放熱液化成水珠，所以結論是正確的；
（2）熱水溫度高于冷水的溫度，存在溫度差，所以熱水要放出熱量，冷水吸收熱量，冷水的溫度升高，所以t₂高于t_l；
（3）另取一個與甲同學實驗時相同的真空保溫杯，倒入與甲同學實驗時相同體積、相同溫度的冷水，再向保溫杯的冷水中倒入lOO℃熱水，直至總水量與甲同學實驗時保溫杯中熱水的水量相等，混合均勻后立即測出此時杯中水的溫度t₃．如果t₃小于t₂，說明在其它條件相同的情況下，100℃的水蒸氣液化成100℃水時要放熱，即可證明甲同學觀點正確．
故答案為：（1）水蒸氣液化放熱；
（2）100℃的水放熱，冷水吸熱，溫度升高；
（3）小于．

點評 本題考查液化及液化放熱現象及熱傳遞的條件，注意理解對比實驗和控制變量法的應用．