Question

5．大梦和小梦为探究冰熔化和水沸腾时温度变化的特点，在实验室进行了探究实验．根据测量结果他画出了相关图象，如图所示．
（1）这两个实验都需要用到的测量仪器是温度计和秒表．他每隔相同时间记录一次温度计的示数，并观察物质的 状态．图乙是大梦根据记录的数据绘制的温度--时间图象，根据图象可知：

（2）冰属于晶体（选填“晶体”或“非晶体”）；原因是冰有固定的熔点
（3）在 BC 阶段物质处于固液共存状态 （选填“固体”、“液体”或“固液共存”）；
（4）小梦认为他的C段数据有问题，他做出这样的判断的依据是冰和水的比热容不同，两段直线的倾斜程度不相同．
（5）设相同时间内物质吸收的热量相同，冰的质量为100g，则BC阶段物质共吸收了4.2×10³J的热量（c_冰=2.1×10³J/kg•℃）；
（6）试管中的冰完全熔化后，若持续加热，在标准大气压下将得到图象中的DE段，这段时间内试管中的水不能（填“能”或“不能”）沸腾，是因为烧杯中的水沸腾后，温度与试管中的水温度相同，试管中的水虽然达到了沸点，但是不能从烧杯中的水继续吸收热量，因此不会沸腾．
（7）他们对实验进行改进后，继续进行探究水沸腾的规律，实验过程中，依据观察到的现象，判定水开始沸腾；大梦同学想知道水的沸腾过程是否需要吸热，需要进行的实验操作是试管中产生大量气泡，气泡在上升过程中逐渐变大，在水面处破裂，且温度计的示数保持不变；撤掉酒精灯，观察水是否还能继续沸腾一段时间
（8）大梦观察到水沸腾时，温度计的示数如图丙所示，则水的沸点是98℃，此时实验室的大气压低于1个标准大气压．（选填“高于”、“等于”或“低于”）
（9）他们都完成实验后，画出温度随时间的图象，发现图象有一些差异，原因是水的质量不同，且C中水的质量大，他们总结了熔化和沸腾共同的特点是继续吸热，但温度保持不变．

Answer 1

分析 （1）冰熔化和水沸腾实验需要不断吸热，实验过程中，需要用温度计测量温度，还需要用秒表来记录时间．
（2）掌握晶体在熔化过程中的特点：吸热但温度保持不变．
（3）知道晶体在熔化前为固态；熔化过程为固液共存态；熔化完后为液态．
（4）首先根据该物质的熔点判断出该物质为冰．知道水的比热容最大；
（5）晶体吸收的热量Q=cm（t-t₀）；
（6）沸腾的条件；达到沸点，不断吸热；
（76）沸腾前气泡在上升过程中体积逐渐减小；沸腾时气泡在上升过程中体积逐渐增大．
水沸腾时不断吸收热量，温度保持不变，这个不变的温度是水的沸点；为了说明水沸腾过程中需要吸热，可以撤去酒精灯，观察水能否继续沸腾即可得出结论；
（8）在进行温度计的读数时，要认清分度值；水沸腾时的特点：不断吸热，但温度保持不变，这个不变的温度就是水的沸点；液体的沸点跟气压有关，气压越低，沸点越低；
（9）在装置相同的情况下，水的质量越大，升温会越慢；熔化和沸腾的共同点是继续吸热，但温度保持不变．

解答 解：（1）测量温度要用温度计，测量时间需要秒表；
（2）由图象知，该物质在熔化过程中温度保持不变，所以是晶体；
（3）由图象知，BC段为熔化过程，处于固液共存态．熔化过程中要不断吸热，但温度不变；
（4）因为水的比热容较大，质量相同的冰和水吸收相同的热量，水升温较慢，而图C中水升温应较快．
（5）AB阶段5min物质吸收的热量Q=cm（t-t₀）=2.1×10³J/（kg•℃）×0.1kg×10℃=2.1×10³J；
因为相同时间内物质吸收的热量相同，则BC阶段物质共吸收了2×2.1×10³J=4.2×10³J的热量；
（6）沸腾的条件；达到沸点，不断吸热．试管中的水可以达到沸点，因内外温度相同，不能继续吸热，所以不会沸腾；
（7）想知道水的沸腾过程是否需要吸热，需要进行的实验操作是试管中产生大量气泡，气泡在上升过程中逐渐变大，在水面处破裂，且温度计的示数保持不变；撤掉酒精灯，观察水是否还能继续沸腾一段时间；
（8）从图中可知，温度计的分度值是1℃，所以温度计的示数是98℃；
1标准大气压下水的沸点是100℃，水的沸点跟气压有关，气压越小，沸点越低，此时水的沸点是98℃，所以此时气压低于1标准大气压；
（9）由图丁可以看出，在同样加热的情况下，c的升温较慢，其原因应该是c水的质量多于b的缘故；熔化和沸腾的共同点是继续吸热，但温度保持不变．
故答案为：
（1）秒表；
（2）晶体；冰有固定的熔点；
（3）固液共存；
（4）冰和水的比热容不同，两段直线的倾斜程度不相同；
（5）4.2×10³；
（6）不能；烧杯中的水沸腾后，温度与试管中的水温度相同，试管中的水虽然达到了沸点，但是不能从烧杯中的水继续吸收热量，因此不会沸腾；
（7）试管中产生大量气泡，气泡在上升过程中逐渐变大，在水面处破裂，且温度计的示数保持不变；撤掉酒精灯，观察水是否还能继续沸腾一段时间．
（8）98；低于；
（9）水的质量不同，且c中水的质量大；继续吸热，但温度保持不变．

点评 观察晶体与非晶体图象要学会看关键点，这样才能做出准确的判断．吸热的公式是我们应该重点掌握的，运用中注意温度的变化值是多少．本题考查知识点较多，属于中等题．