Question

實驗測得1kg某物質溫度隨時間變化的圖象如圖所示．已知該物質在固態下的比熱容c₁=2.1×10³J/（kg?℃），設物質從熱源吸熱的功率恒定不變，根據圖象解答下列問題：
（1）在最初2min內，物質溫度升高了40℃，則吸收的熱量為

 

J，吸熱功率為

 

W．
（2）在t₂=6min時，物質處于

 

狀態（填“固體”、“液體”或“固液共存”），且仍在

 

（填“吸熱”、或“放熱”）．
（3）試求該物質在液態下的比熱容c₂．

Answer 1

分析：（1）由圖象知，前兩分鐘物質處于固體狀態，知道固態下的比熱容，又知道物體的質量，利用吸熱公式求吸收的熱量；又知道吸熱時間，可以計算吸熱功率；
（2）由圖可知，該物質是晶體，根據晶體熔化條件和規律分析；
（3）由題知，物質從熱源吸熱的功率恒定不變，可求在第10-14min過程（液態的吸熱升溫過程）中吸收的熱量，又知道物體的質量和溫度的變化，利用吸熱公式求該物質的比熱容．

解答：解：由圖可知，∵物體熔化時的溫度不變，
∴該物質屬于晶體；
（1）在最初2min內，物體處于固態的升溫吸熱過程，
Q_吸=c₁m△t₁=2.1×10³J/（kg?℃）×1kg×40℃=8.4×10⁴J，
該物質的吸熱功率：
P=

Q吸

t

=

8.4×104J

120s

=700W；

（2）∵該物質是晶體，在第2-10min內處于熔化過程，在第2min時，開始熔化，在第10min時，熔化結束，
∴在第6min時物體處于固液共存狀態，仍在吸熱；
（3）由圖可知，物體全部熔化后，在t′=4min=240s內，物體溫度升高△t₂=40℃，吸收的熱量：
Q_吸′=Pt′=700W×240s=1.68×10⁵J
∵Q_吸′=c₂m△t₂，
∴c2=

Q′吸

m△t2

=

1.68×105J

1kg×40°C

=4.2×103J/(kg?°C)．
故答案為：（1）8.4×10⁴，700；
（2）固液共存，吸熱；
（3）該物質在液態下的比熱容為4.2×10³J/（kg?℃）．

點評：本題考查了晶體熔化的規律、吸收熱量的計算、物體吸熱功率的計算，涉及到從溫度-時間圖象搜集信息并加以利用，知識點多，屬于難題．