题目内容
(2012?和平区模拟)某物理探究小组学习关于比热容的知识后,结合生活经验,提出了疑问:质量相同的不同液体沸腾变为气体时吸收的热量是否相同呢?
(1)通过查找资料,他们知道为了表示液体的这种性质,物理学中引入了汽化热这个物理量.仿照比热容的定义,可知:
(2)通常情况下,同种液体在不同温度下的汽化热是不同的.他们设计了如图所示的装置,可以用来测定100℃时水的汽化热.该装置的测量原理是:用电压可调的电加热器使玻璃容器内的水沸腾,用电子天平分别测量沸腾一段时间前后水的质量,同时测量所用的时间及在该段时间内电加热器的电压和电流,根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热L.
由于这个装置工作时的散热损失是不可忽略的,该组同学实验时测量了两组数据,如下表所示:
①试简单说明该装置的散热功率是否随加热功率的改变而改变.
②根据以上数据,求水的汽化热L.
③针对此实验提出一些减少实验误差的措施.
(1)通过查找资料,他们知道为了表示液体的这种性质,物理学中引入了汽化热这个物理量.仿照比热容的定义,可知:
单位质量的某种液体
单位质量的某种液体
在标准大气压下沸腾汽化成同温度的气体时吸收的热量
吸收的热量
,叫做这种液体的汽化热.用字母L表示.其定义式为L=
Q吸 |
m |
L=
.Q吸 |
m |
(2)通常情况下,同种液体在不同温度下的汽化热是不同的.他们设计了如图所示的装置,可以用来测定100℃时水的汽化热.该装置的测量原理是:用电压可调的电加热器使玻璃容器内的水沸腾,用电子天平分别测量沸腾一段时间前后水的质量,同时测量所用的时间及在该段时间内电加热器的电压和电流,根据相关的数据和能量守恒关系即可求出水的汽化热L.
由于这个装置工作时的散热损失是不可忽略的,该组同学实验时测量了两组数据,如下表所示:
电压/V | 电流/A | 时间/s | 水的初质量/g | 水的末质量/g | |
第一组 | 20 | 1 | 300 | 70 | 68 |
第二组 | 40 | 2 | 300 | 70 | 60 |
②根据以上数据,求水的汽化热L.
③针对此实验提出一些减少实验误差的措施.
分析:(1)比热容是指:单位质量的某种物质,升高或降低单位温度时吸收或放出的热量;类比比热容的定义,即可得出“汽化热”的定义.
(2)①分析表中信息,根据P=UI得出加热功率的是否发生变化,根据水温的改变确定散热功率是否发生改变;
②根据能量守恒列出等价关系式,解之即可;
③根据加热功率、水的质量、环境温度、加热时间、多次测量求平均值等方面进行分析即可.
(2)①分析表中信息,根据P=UI得出加热功率的是否发生变化,根据水温的改变确定散热功率是否发生改变;
②根据能量守恒列出等价关系式,解之即可;
③根据加热功率、水的质量、环境温度、加热时间、多次测量求平均值等方面进行分析即可.
解答:解:(1)单位质量的某种液体吸收的热量;L=
;
(2)①该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变.因为加热功率发生改变后,水温并不会改变,与周围环境的温度差也就不变,而其他的条件也都未发生变化,所以散热功率不会发生变化.
②由能量守恒定律可知:P电t=P散t+Q吸=P散t+△mL
即U1I1t1=P散t1+△m1L
U2I2t2=P散t2+△m2L
代入数据得:20V×1A×300s=P散×300s+(70g-68g)×L
40V×2A×300s=P散×300s+(70g-60g)×L
解之:L=2.25×106J/kg;
③增大加热功率(或电压)、增大汽化水的质量、换用更保温的容器(减少散热功率)、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数求平均值等.
故答案为:(1)单位质量的某种液体;吸收的热量;L=
;
(2)①该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变.因为加热功率发生改变后,水温并不会改变,与周围环境的温度差也就不变,而其他的条件也都未发生变化,所以散热功率不会发生变化.
②水的汽化热L为2.25×106J/kg;
③增大加热功率(或电压)、增大汽化水的质量、换用更保温的容器(减少散热功率)、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数求平均值等.
Q吸 |
m |
(2)①该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变.因为加热功率发生改变后,水温并不会改变,与周围环境的温度差也就不变,而其他的条件也都未发生变化,所以散热功率不会发生变化.
②由能量守恒定律可知:P电t=P散t+Q吸=P散t+△mL
即U1I1t1=P散t1+△m1L
U2I2t2=P散t2+△m2L
代入数据得:20V×1A×300s=P散×300s+(70g-68g)×L
40V×2A×300s=P散×300s+(70g-60g)×L
解之:L=2.25×106J/kg;
③增大加热功率(或电压)、增大汽化水的质量、换用更保温的容器(减少散热功率)、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数求平均值等.
故答案为:(1)单位质量的某种液体;吸收的热量;L=
Q吸 |
m |
(2)①该装置的散热功率不随加热功率的改变而改变.因为加热功率发生改变后,水温并不会改变,与周围环境的温度差也就不变,而其他的条件也都未发生变化,所以散热功率不会发生变化.
②水的汽化热L为2.25×106J/kg;
③增大加热功率(或电压)、增大汽化水的质量、换用更保温的容器(减少散热功率)、适当增大环境温度、减小测量时间、多测几组数求平均值等.
点评:此题主要考查的是比热容的定义和热量的相关计算,同时类比比热容引入了新定义“汽化热”,考查了同学们知识迁移、举一反三的能力.
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